Academic literature on the topic 'Теплообмін процесів'

Представлено результати експериментальних досліджень процесу теплообміну в апараті з ротаційним шнековим термосифоном. Проведено аналіз роботи роторних теплообмінників для термообробки сировини, апаратів на базі теплових труб, що обертаються. Виявлені достоїнства й недоліки обладнання. Пропонується для термообробки харчових рідин використовувати апарати на базі ротаційних термосифонів. З точки зору надійності ці апарати більш ефективні, так як є автономними конструкціями. Поверхня термосифону, що обертається дозволяє реалізувати локальний енергетичний вплив безпосередньо на прикордонний тепловий шар в продукті. Показано, що доцільним є проведення дослідження процесів теплообміну в таких апаратах. Розроблено експериментальні стенди і методики досліджень. Розроблено експериментальну установку для моделювання руху конденсату всередині конденсатора шнекового ротаційного термосифону. Розроблено експериментальну установку для дослідження процесу теплообміну в системі «термосифон-продукт». Проведено моделювання внутрішньої і зовнішньої задачі теплообміну для шнекового ротаційного термосифону. Зовнішня задача враховує гідродинаміку і тепломасообмін при обтіканні конденсатора термосифона продуктом, внутрішня задача – гідродинаміку руху конденсату всередині конденсатора. Застосування шнекового конденсатора дає ряд переваг – одночасне перемішування, нагрівання, транспортування продукту. Також, на відміну від розгалуженого конденсатора, в шнековому не відбувається запирання конденсату під дією відцентрової сили. Проведені дослідження по моделюванню гідродинаміки показали, що для шнекового термосифону повернення конденсату в випарник, внутрішній теплообмін буде найбільш ефективним при кутах нахилу конденсатора 37...45 град. Виявлено, що кут нахилу ротаційного термосифону впливає на динаміку розігріву продукту. Чим більше кут нахилу, тим швидше розігрівається продукт. Це пов'язано з ефективним поверненням конденсату і зменшенням термічного опору. Отримані результати будуть використані для розробки методів розрахунку і оптимізації апаратів на базі ротаційних термосифонів.

В роботі на основі аналізу математичних моделей обґрунтовано недоліки і переваги різних конструкцій теплообмінників з завихрювачами та їх вплив на гідродинаміку і теплообмін закручених потоків. Більшість теплообмінників з завихрювачами мають складну форму. Збільшення теплообміну при застосуванні гвинтових закручувачів потоку відбувається завдяки інтенсифікації теплообміну між ядром потоку та приграничним шаром. Відбувається це при турбулізації закрученого потоку під впливом відцентрових сил. В такому разі ефективна швидкість вища ніж при звичайній турбулентності потоку. Процес протікає більш інтенсивно при низьких числах Рейнольдса.При ламінарних режимах течії визначальним механізмом перенесення тепла є теплопровідність поперек потоку, по нормалі до стінки. В такому випадку інтенсивність тепловіддачі відносно мала. Для підвищення теплопередачі треба використовувати труби з гвинтовою поверхнею теплообміну (однозахідною та багатозахідною спіральною накаткою), в яких відбувається ламінарний закручений рух рідини. На відміну від турбулентної течії, в ламінарному потоці термічний опір в каналі більш рівномірно розподілений по всьому його поперечному перетині, тому для інтенсифікації тепловіддачі необхідний вплив, що збурює потік в межах зони пристінної течії.Найбільш перспективними є теплообмінники з труб з однозахідною або багатозахідною спіральною накаткою. На відміну від трубчастих теплообмінників без накатки, вони мають більшу площу теплообміну та меншу матеріалоємність. При цьому на відміну від стрічкових вставок та закручувачів, труби з накаткою мають гідравлічний опір пристінного шару, який зменшується швидше, ніж зростають втрати тиску.Використання труб з спіральною накаткою в енергетичних палях з теплообмінниками дозволить знизити масо-габаритні характеристики не тільки теплообмінника, але й самої палі. В такому випадку інтенсифікація теплообміну визначається гідродинамікою потоку у в’язкому пристінному шарі, тобто порушенням упорядкованості течії рідини за рахунок його закручування.Проведений аналіз відомих математичних моделей інтенсифікаторів теплообміну дозволяє сформувати вимоги до перспективних конструкцій теплообмінників. В подальшому це дасть можливість розробити нову математичну модель гідродинаміки та теплообміну у забивній палі з U-подібним теплообмінником в якій враховані всі приведені в роботі недоліки. Спираючись на дослідження гідродинаміки і теплообмінних процесів потрібно провести оптимізацію конструкції теплообмінника, а саме, геометрію поперечного перетину труб, форму укладки труб в тілі палі, а також глибину, кут і ширину поглиблень спіральної накатки.

У статті показано модель теплообміну для циліндричної заготовки з нестаціонарним режимом в адіабатичних умовах. Визначено середню швидкість поширення тривимірного фронту теплообміну вздовж циліндра та середню поперечну температуру для цього режиму через рівняння теплопровідності та рівняння кінетики. Крім того, визначено вплив радіуса ци-ліндра на швидкість теплообміну. Використовуючи рівняння теплопровідності та граничні умови, визначено середню поперечну температуру циліндра при теплообміні. Також викорис-товуючи рівняння кінетики, отримуємо значення середньої швидкості поширення тривимірно-го фронту вздовж циліндра для нестаціонарного режиму в адіабатичних умовах. Досліджено через параметр R0, який показує, наскільки радіус циліндра більший характеристичної величи-ни зони реакції, що при збільшенні радіуса швидкість теплообміну незначно зменшується. Графічно показано залежність R0 від характеристичної величини зони реакції G/Td для двох режимів ступеня віддалення від області. Використовуючи рівняння теплопровідності та рів-няння кінетики з початковими і граничними умовами, визначено середню швидкість поширен-ня фронту вздовж циліндра для нестаціонарного режиму в адіабатичних умовах та середню поперечну температуру. Розв’язано осесиметричну граничну задачу нестаціонарного теплооб-міну з рухом фронту тепла уздовж осі симетрії циліндра. Приведена математична модель теплообмінного процесу досліджувалася із застосуванням методу кінцевих різниць і програм-ного забезпечення ANSYS. Показано, що температура глибини перетворення теплообміну зна-ходиться в перерізі, перпендикулярному осі циліндра, який проходить через точку з максималь-ною температурою, причому, чим вища температура, тим світліша штриховка області.

Актуальность работы обусловлена широким использованием пористых сред как при проектировании и оптимизации компактных теплообменников, так и в инженерных расчётах характеристик тепломассообмена в каналах с зернистой средой и при обтекании тел, погруженных в пористую среду. Цель: экспериментальное исследование процесса переноса тепла от стенки кольцевого канала к фильтрующейся через пористую вставку жидкости при различных режимах течения; получение полуэмпирических корреляций для теплообмена в инерционном режиме фильтрации жидкости в кольцевом канале. Объект: кольцевой канал с пористой вставкой, состоящей из стеклянных шариков одного диаметра с разными типами как регулярных, так и хаотических упаковок. Методы: экспериментальные методы поиска закономерностей процессов теплообмена. В опытах с помощью термопар измерялась температура обогреваемой внешней стенки кольцевого канала в четырех сечениях и температура нагревателя в двух разных точках. Также измерялись температуры на входе в рабочий участок и на выходе из него. Одновременно с тепловыми исследованиями измерялся расход жидкости при фильтрации через пористую вставку. Пористость определялась обычным весовым способом. В специальных тарировочных опытах отдельно определялись тепловые потери рабочего участка. Расчет коэффициента теплоотдачи проводился по подводимому потоку тепла к наружной стенке кольцевого канала с учетом тепловых потерь и по разности измеряемой температуры стенки и среднемассовой температуры жидкости в данном сечении. Результаты. Представлены результаты экспериментального исследования теплообмена фильтрационного потока жидкости со стенками кольцевого канала, заполненного пористой средой, при постоянном тепловом потоке на внешней стенке. Исследование проводилось на кольцевых каналах с различной шириной. По ширине канала укладывался или один слой шаров одного диаметра с двумя типами упаковок: кубической и ромбоэдрической, или несколько слоев шаров, но уже с произвольной упаковкой (от 3 до 10 шаров по ширине канала). При обработке экспериментальных данных в качестве определяющего геометрического параметра выбран гидравлический диаметр зерна. Показано, что в зависимости от режима фильтрации через пористую вставку существуют различные законы теплообмена. Так, для турбулентного режима фильтрации полученные данные для теплообмена хорошо обобщаются универсальным «законом двух третей». Приведено сравнение с данными других авторов для теплообмена в кольцевом канале и в круглой трубе. Показано, что в инерционном режиме фильтрации теплообмен соответствует закономерности Nu~Re1/2.

Работа посвящена экспериментальному и теоретическому решению важной научно-технической задачи интенсификации теплообмена в микроструктурных элементах систем терморегулирования с целью повышения их теплотехнической эффективности, надежности, уменьшения массы и габаритов. Рассмотрены основные структурные характеристики капиллярно-пористых тел, такие как эффективная пористость, кривая распределения пор по радиусу, проницаемость и т.д. Определены основные механизмы переноса массы вещества в пористой среде. Выполнен анализ особенностей модельных представлений для процессов кипения жидкости на пористых и на развитых поверхностях теплообмена и обоснованы физические факторы, позволяющие обеспечить высокие тепловые потоки при малых разностях температур. Реализованный комплекс экспериментальных и расчётных исследований характеристик процессов двухфазного теплообмена при кипении в микроканальных тонкопленочных испарителях позволил определить специфику влияния структуры поверхности на интенсивность процесса теплоотдачи, установлены зависимости их теплопередающей способности от формы поперечных сечений и соотношений между глубиной и шириной прямоугольных микроканалов. Проведён теоретический анализ особенностей гидродинамических и теплообменных процессов, протекающих в микроструктурах, продемонстрировавший возможности интенсификации теплообмена при кипении путём оптимизации теплотехнических характеристик микроструктуры и использования гибридных микроструктур различной пористости. Установлено, что процесс теплообмена при испарении и кипении жидкостей в капиллярно-пористых телах и на развитых поверхностях, покрытых сетью капиллярных каналов, обладает рядом особенностей по сравнению с кипением жидкости в большом объеме над гладкой поверхностью, а также в каналах и трубах с гладкими стенками. Пористая структура и капиллярные канавки интенсифицируют процесс теплообмена в широком диапазоне тепловых потоков и позволяют производить плавный переход от режима испарения к режиму кипения. Процесс наступления кризиса кипения сглаживается, при этом кривая кипения не имеет ярко выраженных максимумов. Покрытие пористыми структурами или микроканалами поверхности теплообмена с целью интенсификации процесса особенно эффективно для криогенных жидкостей (гелий, водород и т. д.), а также в низкотемпературных тепловых трубах и термосифонах.

Для формирования наноразмерной структуры в конструкционных сталях разработана технология термодеформационной обработки. Технологическая модель процесса включает скоростной индукционных нагрев проволоки до температур 900-1000 °С, позволяющий осуществить полиморфное превращение и гомогенизацию высокотемпературной фазы, деформацию волочением и регламентированное охлаждение с целью формирования полигонизированной наноразмерной структуры. Последний этап играет определяющую роль в процессе полигонизации и получаемой размерности субструктуры. Для управления процессом регламентированного охлаждения, формирующего и фиксирующего наноразмерную полигонизированную структуру, разработана математическая модель для технологической схемы деформации проволоки с использованием монолитной стационарной волоки. При использовании монолитной стационарной волоки охлаждение начинается в выходном конусе волоки. Описаны физические процессы, проходящие на этапе охлаждения при термодеформационной обработке проволоки. Обоснованы физические допущения, упрощающие математическую модель. Разработаны исследуемые и расчетные области процесса охлаждения проволоки после выхода ее из монолитной стационарной волоки. В решении математической модели заключены два подхода: разделение решения на несколько этапов и решение задачи сопряженного теплообмена.

В роботі розглянуто принципи побудови сенсорів теплового потоку для застосування в системах моніторингу об’єктів теплоенергетики в залежності від умов теплообміну та характеристик об'єкта контролю, зокрема, сенсорів зі зменшеним тепловим опором, застосування яких дозволяє вимірювати густину теплового потоку в умовах високоінтенсивного теплообміну; сенсорів спеціального призначення для дослідження неусталених процесів теплообміну, тощо.

Розроблено методику розрахунку втрат ексергетичної потужності у процесах теплопровідності під час передачі теплоти через поперечний переріз пластини газоповітряного пластинчастого теплоутилізатора за граничних умов третього роду. Методику засновано на комплексному підході, що поєднує ексергетичні методи з методами термодинаміки незворотних процесів. Математична модель досліджуваних процесів включає рівняння ексергії, рівняння балансу ексергії та ентропії, рівняння нерозривності трифазної термодинамічної системи при зміні концентрації однієї з фаз, рівняння руху фаз, рівняння енергій, рівняння балансу ентальпій, рівняння Гіббса і рівняння теплопровідності за граничних умов третього роду. Для отримання формул для розрахунку втрат ексергетичної потужності використано локальне диференціальне рівняння балансу ексергії. У цьому рівнянні одна зі складових визначає втрати ексергетичної потужності, зумовлені незворотністю процесів і пов'язані з теплопровідністю, в'язкістю фаз, міжфазним теплообміном і тертям між фазами. На підставі цього рівняння і рішення рівняння теплопровідності за граничних умов третього роду для необмеженої пластини, якою моделювалася пластина газоповітряного пластинчастого теплоутилізатора, отримано формули для розрахунку втрат ексергетичної потужності. Виконано розрахунки загальних втрат ексергетичної потужності в газоповітряному пластинчастому теплоутилізаторі за різних режимів роботи котла і втрат ексергетичної потужності у процесах теплопровідності. Встановлено, що втрати ексергетичної потужності у процесах теплопровідності в газоповітряному пластинчатому теплоутилізаторі становлять 8,6-11,6 % від загальних втрат ексергетичної потужності і залежать від режиму роботи котла.

Анализируются результаты исследований процессов тепломассопереноса в цилиндрических горелках с кольцевыми прямоугольными нишевыми полостями на наружной поверхности стабилизаторов пламени. Представлены данные компьютерного моделирования по установлению закономерностей влияния нишевой полости на характеристики течения и теплообмена в рассматриваемых горелочных устройствах. Показано, что наличие ниши может заметно влиять на интенсивность процесса горения, степень равномерности распределения температуры, полноту сгорания топлива и другие параметры.

Однією з причин зниження ефективності теплоутилізаційних систем та їх окремих елементів є втрати ексергетичної потужності. Такі втрати пов'язані з гідродинамічним опором при русі теплоносіїв, з незворотними процесами при теплообміні між теплоносіями, з процесами теплопровідності. Зниження втрат ексергетичної потужності дає змогу підвищити ефективність теплоутилізаційних систем. Це визначає актуальність робіт, присвячених вирішенню зазначеної проблеми. Для розрахунку втрат ексергетичної потужності в теплоутилізаційних системах та їх окремих елементах розроблено комплексну методику, яка поєднує ексергетичні методи з методами, побудованими на розрахунку дисипаторів ексергії. Розроблена методика дає змогу розділити втрати ексергетичної потужності згідно з причинами та зонами їх локалізації і виявити умови, за яких ці втрати будуть мінімальними. Основні етапи методики включають розробку математичної моделі досліджуваних процесів на основі рівняння ексергії, рівнянь балансів ентропії і ексергії, рівняння нерозривності, рівняння для внутрішньої енергії. У межах розробленої математичної моделі отримано диференціальні рівняння ентропії та ексергії і формули для розрахунку дисипаторів ексергії, що характеризують гідродинамічні втрати і втрати ексергетичної потужності внаслідок нерівноважного теплообміну між теплоносіями. Визначено значення дисипаторів ексергії для пластинчастого повітронагрівача теплоутилізаційної системи котельної установки за різних режимів роботи котла. Встановлено внесок кожного виду втрат у сумарні втрати ексергетичної потужності у повітронагрівачі і визначено область максимальних втрат цієї потужності.

Робота присвячена оптимізації процесів управління водогрійного котла КВГМ-100, для підвищення загальної енергоефективності за рахунок математичного моделювання системи, її дослідження, розрахунку оптимальних режимів роботи та вибору сучасних засобів автоматизації.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Сумський державний університет, Суми, 2013. Дисертація присвячена теоретичним та експериментальним дослідженням гідродинаміки, тепло- та масообміну процесу капсулювання гранульованих мінеральних добрив водною суспензією плівкоутворюючої композиції та кінетики вивільнення компонентів добрив із капсульованих частинок. Розроблено плівкоутворюючу композицію для капсулювання складу палигорськіт - меляса у співвідношенні 5:4. Отримане рівняння для розрахунку гідравлічного опору шару матеріалу в залежності від інтенсивності зрошення плівкоутворюючою композицією і швидкості псевдозріджуючого повітря системи нітроамофоска – палигорськіт – меляса, критеріальні залежності для визначення коефіцієнта тепловіддачі та коефіцієнта масовіддачі; рівняння для розрахунку коефіцієнту масовіддачі за відомим значення коефіцієнту тепловіддачі. Розроблена математична модель процесу капсулювання шару зернистого матеріалу різного дисперсного складу. Розраховані основні технологічні параметри процесу капсулювання нітроамофоски водною суспензією палигорськіт – меляса із урахуванням специфіки взаємодії в системі твердий дисперсний матеріал – рідина – повітря в апараті псевдозрідженого шару. Розроблено принци-пову технологічну схему капсулювання нітроамофоски із застосуванням розробленої плівкоутворюючої композиції. Удосконалена робота апарату псевдозрідженого стану. Визначено коефіцієнт внутрішньої дифузії компонентів нітроамофоски у матеріалі оболонки. Основні результати передані для впровадження у виробництво і застосування капсульованих мінеральних добрив та у навчальний процес. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/33518
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.17.08 – процессы и оборудование химической технологии. – Сумской государственный университет, Сумы, 2013. Диссертация посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям гидродинамики, тепло- и массообмена процесса капсулирования гранулированных минеральных удобрений водной суспензией пленкообразующей композиции и кинетики высвобождения компонентов удобрений из капсулированных частиц. Разработано пленкообразующую композицию для капсулирования состава палигорскит - меласса в соотношении 5:4. Проведены исследования гидродинамики слоя гранулированной нитроаммофоски в процессе капсулирования в состоянии псевдоожижения водной суспензией смеси палыгорскит - меласса. Определено, что сопротивление слоя материала имеет функциональную зависимость от скорости воздуха и расхода раствора - пленкообразователя. На основании обобщенных экспериментальных данных получено уравнение для описания гидродинамики капсулирования нитроаммофоски в состоянии псевдоожижения с учетом взаимодействия твердое тело – жидкость - воздух. Исследована кинетика тепломассобмена в шаре гранулированной нитроаммофоски в процессе капсулирования водной суспензией смеси палыгорскит - меласса. Для обобщения экспериментальных данных использованы критерии подобия, на основании которых получены зависимости для определения коэффициентов тепло- и массоотдачи. Разработана математическая модель процесса капсулирования слоя зернистого материала различного дисперсного состава и установлено, что для полидисперсионной смеси частиц соотношение толщин оболочек обратно пропорционально соотношению площади поверхностей частиц в первой степени, а соотношение радиусов частиц обратнопропорциональное соотношению площади поверхностей частиц в квадрате. Предложена принципиальная технологическая схема капсулирования гранулированных минеральных удобрений водной суспензией пленкообразователя. На основании экспериментальных исследований тепломасообмена, обосновано улучшение работы аппарата для капсулирования минеральных удобрений за счет обеспечения более равномерного распределения пленкообразователя по поверхности материала. Проведены исследования проницаемости покрытия, состоящего из смеси палыгорскит – меласса в соотношении 5:4. Определен коэффициент внутренней диффузии компонентов нитроаммофоски в материале оболочки. Анализ результатов тестовых испытаний капсулированных удобрений показал, что нитроаммофоска, капсулированная композицией палыгорскит - меласса в соотношении 5:4 в количестве 20% от массы удобрения, может использоваться как удобрение пролонгированного действия с полным периодом высвобождения до 3-х месяцев. Основные результаты переданы для внедрения в производство и усовершенствование технологии применения капсулированных минеральных удобрений, а также в учебный процесс. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/33518
Thesis for PhD degree by specialization 21.06.01–Ecological safety.– Sumy State University Ministry of Education and Science, Youth and Sport of Ukraine,Sumy, 2013. The dissertation is dedicated to theoretical and experimental study of hydrodynamics, heat and mass transfer process of granular fertilizer encapsulation with film-forming aqueous suspension and kinetics of fertilizer components release from encapsulated particles. Film-forming encapsulation composition, which comprise of palygorskite - molasses mixture in the ratio 5:4, was developed. The obtained results led to development of (1) the equation for calculating the hydraulic resistance of material layer depending on the rate of irrigation with film-forming composition and the speed of fluidization air in the system fertilizer - palygorskite – molasses; (2) criterion dependences for determining the heat and mass transfer coefficient; and (3) the equation for calculating the mass transfer coefficient having the known value of heat transfer coefficient. The mathematical model of encapsulation of layer of granular material with different particle sizes was developed. The main technological parameters of encapsulating NPK fertilizer with an aqueous suspension of palygorskite - molasses mixture were calculated taking into account specific interactions in the system of solid particulate material - liquid - air in a fluidized bed reactor. A fundamental technological scheme of NPK fertilizer encapsulation with film-forming composition was developed. The performance of fluidized bed reactor was improved. The diffusion coefficients of NPK fertilizer internal components in the material of the shell were determined. The main results were passed for implementation in production of capsulated fertilizers and the teaching process. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/33518

Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної проблеми інтенсифікації процесів у сепараційних, класифікаційних і грануляційних пристроях шляхом розроблення науково-теоретичних основ процесу вібраційного впливу на гетерогенні системи, моделювання гідродинаміки сепараційних пристроїв, аналізу впливу сполученого конвективного теплообміну і капілярного руху на ефективність сепарації газоконденсатних систем, запобігання негативній дії вторинних процесів і впливу вібрацій на процес утворення гранул монодисперсного складу. Вперше теоретично обгрунтовано підвищення ефективності сепарації за рахунок вібраційно-фільтрувальних принципів розділення; створено науково- теоретичні основи дослідження гідроаеропружної взаємодії сепараційних елементів із газорідинним потоком; теоретично обгрунтовано існування критичного числа Вебера в процесі вторинного подрібнення краплинної рідини; створено науково-теоретичні основи дослідження процесу стікання плівки рідини зі сполученим конвективним теплообміном на охолоджуваних поверхнях контактних елементів; створено наукові основи теорії гратчастих структур для дослідження процесів сепарації та фільтрації. Удосконалено математичну модель визначення питомої поверхні контакту фаз у процесах хімічної технології та математичну модель процесу передавання енергії від механічного збудника коливань до плаву рідини у віброгрануляторі. Досліджено вібраційний вплив на процес диспергування рідини. Набули подальшого розвитку математичні моделі основних і вторинних процесів у сепараторах і віброгрануляторах. Створено теоретичні основи оцінювання параметрів процесу пневмокласифікації сумішей. Одержані закономірності розширено на методи досліджень процесів грануляції, розпилення рідини та вимивання поживних речовин з капсульованих мінеральних добрив.
Диссертация посвящена решению важной научно-технической проблемы интенсификации процессов в сепарационных, классификационных и грануляционных устройствах путём разработки научно-теоретических основ процесса вибрационного воздействия на гетерогенные системы, моделирования гидродинамики модульных сепарационных устройств, анализа влияния процессов сопряжённого конвективного теплообмена и нестационарного капиллярного движения жидкости при фильтрации на эффективность процессов сепарации газоконденсатных систем, а также предотвращения негативного воздействия вторичных процессов и влияния вибраций на процесс образования гранул монодисперсного состава. Впервые теоретически обосновано повышение эффективности сепарации за счёт вибрационно-фильтрующих принципов разделения; созданы научно- теоретические основы гидроаэроупругого взаимодействия сепарационных элементов с газожидкостным потоком; теоретически обосновано существование критического числа Вебера в процессе вторичного дробления капельной жидкости; созданы научно-теоретические основы исследования процесса стекания плёнки жидкости с совмещенным конвективным теплообменом на охлаждаемых поверхностях контактных элементов; созданы научные основы теории решётчатых структур для исследования процессов сепарации и фильтрации. Усовершенствована математическая модель определения удельной поверхности контакта фаз в процессах химической технологии и математическая модель процесса передачи энергии от механического возбудителя колебаний к плаву жидкости в виброгрануляторе. Исследовано вибрационное воздействие на процесс диспергирования жидкости. Получили дальнейшее развитие математические модели основных и вторичных процессов в сепараторах и виброгрануляторах. Созданы теоретические основы оценивания параметров процесса пневмо- классификации смесей. Полученные закономерности расширены на методы исследования процессов грануляции, распыления жидкости и вымывания питательных веществ из капсулированных минеральных удобрений.
The dissertation is devoted to the solution of an urgent scientific and technical problem of processes intensification in separators, classifiers, and prillers by developing the scientific and theoretical foundations of the process of vibrational impact on heterogeneous systems, modeling the hydrodynamics of modular separation devices, analysis of the influence of joint convective heat transfer processes and non-stationary capillary fluid motion during filtration on the efficiency of separation for gas-condensate systems, as well as prevention of harmful effects of secondary processes and the influence of vibrations on the formation of monodisperse granules. For the first time, an increase in separation efficiency due to vibrational and filtering principles of separation has been theoretically justified. Scientific and theoretical foundations of hydroaeroelastic interaction of separation elements with the gas-liquid flow have been developed. The existence of a critical Weber number in the process of secondary crushing of a dropping liquid has been theoretically substantiated. The scientific and theoretical fundamentals of the liquid film downflow have been developed with combined convective heat transfer on the cooled surfaces of contact elements. The scientific foundations of the theory of ceil structures have been created for the study of separation and filtration processes. A formula for determining the specific interfacial surface in the processes of chemical technology has been clarified, and the mathematical model of the process of energy transfer from a vibrational actuator to a fluid melt in a vibrational priller has been refined. The vibrational impact on the liquid dispersion process has been investigated. The mathematical models of the main and secondary processes in separators and vibrational prillers were further developed. The theoretical foundations for parameter identification of the pneumatic classification process of bulk material have been developed. The proposed approaches have been extended to methods for studying prilling processes, spraying liquids, and nutrient release from encapsulated mineral fertilizers.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 р. Дисертацію присвячено аналізу системи рекуперативного теплообміну і визначенню її недоліків для обґрунтування енергоефективних режимів роботи установки переробки піроконденсату з подальшим удосконаленням тепло- обмінної мережі. Проведено аналіз розвитку методології інтеграції процесів хімічних виробництв. Обґрунтовано необхідність застосування високоефективного пластинчастих теплообмінників на сучасних підприємствах задля максимальної економії енергоресурсів. Розглянуто тепловий розрахунок теплообмінника, принципи визначення середнього температурного напору і коефіцієнтів тепловіддачі. Досліджено можливість застосування відомих моделей перемішування, витіснення та їхньої комбінації при обрахунку теплообмінних апаратів. Наведено алгоритми розрахунку теплообмінників із робочими середовищами, що знаходяться в одній фазі та в різних. Представлено імітаційну модель переробки піроконденсату на установці виробництва бензолу, виконану за допомогою програмного забезпечення UniSim Design. Перевірено взаємне узгодження початкових даних та відзначено високу ступінь збіжності матеріальних і теплових балансів в отриманій розра-хунково-імітаційній моделі. Проведено аналіз функціонуючої теплообмінної системи, встановлено її недоліки та потенціал для енергозбереження. Екстраговано технологічні потоки та розраховано існуючу локалізацію пінчу зі встановленням значення мінімального температурного напору ΔTmin. Визначено локалізацію пінчу для можливої інтеграції. Розроблено три варіанти проектів реконструкції мережі теплообмінних апаратів із власними значеннями ΔTmin. Обчислено можливі техніко-економічні ефекти від запровадження проектів інтеграції у виробництво. Обрано найбільш економічно доцільний варіант проекту реконструкції системи теплообміну та запропоновано комплект теплообмінних апаратів із необхідними технічними характеристиками.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.08 – processes and equipment of chemical technology – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" of Ministry of Education and Science of Ukraine, 2017. The thesis is dedicated to the analysis of recuperative heat exchange system and determining its shortcomings for a substantiation of the energy efficient modes on pyrocondensate processing installation with further improvement of heat exchange network. The analysis of process integration methodology for chemical production is made. The necessity of the highly efficient plate heat exchangers for modern enterprises in order to maximize energy savings is substantiated. The thermal calculation of the heat exchanger, the principles of determining the average temperature pressure and the heat transfer coefficients are considered. The algorithms of the heat exchangers calculation with one-phase and two-phase working environments is provided. The simulation model of the process of pyrocondensate processing at the plant for the benzene production, performed using UniSim Design software, is presented. The mutual reconciliation of the initial data is checked and the high degree of material and thermal balances convergence in the resulting calculation-and-imitation model is noted. The analysis of the functioning heat exchange system is carried out, its deficiencies and energy saving potential are established. A number of technological streams are extracted and the existing pinch localization with determining of mini-mum temperature difference value ΔTmin are calculated. The pinch localization for possible process integration is determined. Three variants of reconstruction projects for the heat exchanger network, involved in the pyrocondensate processing, with their own optimum minimum temperature differ-ence values ΔTmin are developed. The most economically feasible variant of the heat exchange system reconstruction project is selected and a set of heat exchangers with the necessary technical characteristics are proposed.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 р. Дисертацію присвячено аналізу системи рекуперативного теплообміну і визначенню її недоліків для обґрунтування енергоефективних режимів роботи установки переробки піроконденсату з подальшим удосконаленням тепло- обмінної мережі. Проведено аналіз розвитку методології інтеграції процесів хімічних виробництв. Обґрунтовано необхідність застосування високоефективного пластинчастих теплообмінників на сучасних підприємствах задля максимальної економії енергоресурсів. Розглянуто тепловий розрахунок теплообмінника, принципи визначення середнього температурного напору і коефіцієнтів тепловіддачі. Досліджено можливість застосування відомих моделей перемішування, витіснення та їхньої комбінації при обрахунку теплообмінних апаратів. Наведено алгоритми розрахунку теплообмінників із робочими середовищами, що знаходяться в одній фазі та в різних. Представлено імітаційну модель переробки піроконденсату на установці виробництва бензолу, виконану за допомогою програмного забезпечення UniSim Design. Перевірено взаємне узгодження початкових даних та відзначено високу ступінь збіжності матеріальних і теплових балансів в отриманій розра-хунково-імітаційній моделі. Проведено аналіз функціонуючої теплообмінної системи, встановлено її недоліки та потенціал для енергозбереження. Екстраговано технологічні потоки та розраховано існуючу локалізацію пінчу зі встановленням значення мінімального температурного напору ΔTmin. Визначено локалізацію пінчу для можливої інтеграції. Розроблено три варіанти проектів реконструкції мережі теплообмінних апаратів із власними значеннями ΔTmin. Обчислено можливі техніко-економічні ефекти від запровадження проектів інтеграції у виробництво. Обрано найбільш економічно доцільний варіант проекту реконструкції системи теплообміну та запропоновано комплект теплообмінних апаратів із необхідними технічними характеристиками.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.08 – processes and equipment of chemical technology – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" of Ministry of Education and Science of Ukraine, 2017. The thesis is dedicated to the analysis of recuperative heat exchange system and determining its shortcomings for a substantiation of the energy efficient modes on pyrocondensate processing installation with further improvement of heat exchange network. The analysis of process integration methodology for chemical production is made. The necessity of the highly efficient plate heat exchangers for modern enterprises in order to maximize energy savings is substantiated. The thermal calculation of the heat exchanger, the principles of determining the average temperature pressure and the heat transfer coefficients are considered. The algorithms of the heat exchangers calculation with one-phase and two-phase working environments is provided. The simulation model of the process of pyrocondensate processing at the plant for the benzene production, performed using UniSim Design software, is presented. The mutual reconciliation of the initial data is checked and the high degree of material and thermal balances convergence in the resulting calculation-and-imitation model is noted. The analysis of the functioning heat exchange system is carried out, its deficiencies and energy saving potential are established. A number of technological streams are extracted and the existing pinch localization with determining of mini-mum temperature difference value ΔTmin are calculated. The pinch localization for possible process integration is determined. Three variants of reconstruction projects for the heat exchanger network, involved in the pyrocondensate processing, with their own optimum minimum temperature differ-ence values ΔTmin are developed. The most economically feasible variant of the heat exchange system reconstruction project is selected and a set of heat exchangers with the necessary technical characteristics are proposed.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 р. Дисертацію присвячено вивченню теплових процесів, які відбуваються у апаратах піролізу вуглецевмісної сировини, задля вдосконалення конструкції основного та допоміжного обладнання установок для вуглевипалювання. Розглянуто існуючий попит на деревне вугілля як один з альтернативних енергетичних ресурсів сучасності. Досліджено актуальність тематики для розвинених країн світу та України зокрема. Проведено мікроскопічне дослідження структурної будови деревини п'яти порід. Досліджено кінетику сушки сировини із різним рівнем початкової вологості. Побудовано енергетичні криві сушки і аналітично оцінено можливу економію первинного палива на цій стадії виробничого циклу. Розроблено експериментальну установку для визначення коефіцієнту тепло-провідності деревини, яка враховує не тільки нелінійність зміни коефіцієнта теплопровідності деревини з підвищенням температури до 600°С, а й анізотропію теплопровідних властивостей матеріалу. Запропоновано спосіб ідентифікації коефіцієнта теплопровідності деревини, який базується на розробленій експериментальній установці. Для визначення коефіцієнту теплопровідності деревини за результатами теплофізичного експерименту вирішено зворотну задачу теплопровідності. Виявлено неефективність теплової ізоляції на зовнішніх поверхнях елементів конструкції існуючої установки. Запропоновано нові заходи ізолювання для зменшення теплових втрат до навколишнього середовища. Запропоновано новий принцип закладання дерев'яних полін з урахуваннях геометрії сировини та вагонетки. Вдосконалено конструкцію вагонетки таким чином, що максимізувати корисний вплив усіх теплових потоків, які циркулюють у апараті.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.08 – processes and equipment of chemical technology. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" of Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2017. The thesis is dedicated to the study of thermal processes taking place in pyrolysis apparatus of carbon-containing materials, to improve the design of the main and auxiliary equipment for charcoal burning installations. The existing demand for charcoal as one of the alternative energy resources of the present days is considered. The urgency of the subject for the developed countries of the world and Ukraine, in particular, has been explored. A microscopic study of the structure for five woods breeds is conducted. The kinetics of the raw materials drying process with a different level of initial moisture is studied. The energy curves of the drying process are constructed and the possible saving of primary fuel for this stage of production cycle is analytically estimated. An experimental installation for determining the thermal conductivity coefficient of wood, which takes into account not only the nonlinearity of the wood thermal conductivity change with temperature increasing up to 600°C, but also the anisotropy of material thermal conductive properties is developed. The method of wood thermal conductivity coefficient identifying, based on the developed experimental installation, is proposed. For the identification of the wood thermal conductivity coefficient, the inverse heat conduction problem is solved by the results of the thermophysical experiment. The inefficiency of the existing pyrolysis unit thermal insulation is identified. New measures of isolation that helps to reduce heat losses into the environment are proposed. A new methodology for wooden logs loading, taking into account the geometry of raw materials and trolleys, is proposed. The construction of the trolley is modernized in a way to maximize the effect of all heat flows that circulate in the apparatus.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 р. Дисертацію присвячено вивченню теплових процесів, які відбуваються у апаратах піролізу вуглецевмісної сировини, задля вдосконалення конструкції основного та допоміжного обладнання установок для вуглевипалювання. Розглянуто існуючий попит на деревне вугілля як один з альтернативних енергетичних ресурсів сучасності. Досліджено актуальність тематики для розвинених країн світу та України зокрема. Проведено мікроскопічне дослідження структурної будови деревини п'яти порід. Досліджено кінетику сушки сировини із різним рівнем початкової вологості. Побудовано енергетичні криві сушки і аналітично оцінено можливу економію первинного палива на цій стадії виробничого циклу. Розроблено експериментальну установку для визначення коефіцієнту тепло-провідності деревини, яка враховує не тільки нелінійність зміни коефіцієнта теплопровідності деревини з підвищенням температури до 600°С, а й анізотропію теплопровідних властивостей матеріалу. Запропоновано спосіб ідентифікації коефіцієнта теплопровідності деревини, який базується на розробленій експериментальній установці. Для визначення коефіцієнту теплопровідності деревини за результатами теплофізичного експерименту вирішено зворотну задачу теплопровідності. Виявлено неефективність теплової ізоляції на зовнішніх поверхнях елементів конструкції існуючої установки. Запропоновано нові заходи ізолювання для зменшення теплових втрат до навколишнього середовища. Запропоновано новий принцип закладання дерев'яних полін з урахуваннях геометрії сировини та вагонетки. Вдосконалено конструкцію вагонетки таким чином, що максимізувати корисний вплив усіх теплових потоків, які циркулюють у апараті.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.08 – processes and equipment of chemical technology. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" of Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2017. The thesis is dedicated to the study of thermal processes taking place in pyrolysis apparatus of carbon-containing materials, to improve the design of the main and auxiliary equipment for charcoal burning installations. The existing demand for charcoal as one of the alternative energy resources of the present days is considered. The urgency of the subject for the developed countries of the world and Ukraine, in particular, has been explored. A microscopic study of the structure for five woods breeds is conducted. The kinetics of the raw materials drying process with a different level of initial moisture is studied. The energy curves of the drying process are constructed and the possible saving of primary fuel for this stage of production cycle is analytically estimated. An experimental installation for determining the thermal conductivity coefficient of wood, which takes into account not only the nonlinearity of the wood thermal conductivity change with temperature increasing up to 600°C, but also the anisotropy of material thermal conductive properties is developed. The method of wood thermal conductivity coefficient identifying, based on the developed experimental installation, is proposed. For the identification of the wood thermal conductivity coefficient, the inverse heat conduction problem is solved by the results of the thermophysical experiment. The inefficiency of the existing pyrolysis unit thermal insulation is identified. New measures of isolation that helps to reduce heat losses into the environment are proposed. A new methodology for wooden logs loading, taking into account the geometry of raw materials and trolleys, is proposed. The construction of the trolley is modernized in a way to maximize the effect of all heat flows that circulate in the apparatus.

В настоящий период на рынке представлены различные модификации котлов, отличающиеся между собой используемыми видами теплоносителей и условиями протекания теплообмена в рабочей области котла. Для повышения эффективности работы котла, необходимо учитывать особенности протекания процесса теплообмена при конвекции или кипении в зависимости от свойств и вида используемого теплоносителя.

С помощью методов математического моделирования процесса теплообмена скважин с окружающими горными породами изучается динамика изменения естественного температурного поля деятельного слоя почвы. Оценка площадей аномальных зон у поверхности позволяет сделать выводы относительно степени воздействия искусственных источников тепловых полей на экосистему региона.

Для оптимизации работы кристаллизатора МНЛЗ изучены закономерности теплообмена между кристаллизатором и заготовкой. Показано, что вибрационное воздействие и газоимпульсное перемешивание затвердевающего металла в кристаллизаторе МНЛЗ оказывает положительное влияние на тепло- и массобменные процессы в кристаллизаторе и позволяет получать заготовки с мелкозернистой равномерно распределенной по сечению структурой.

Предложен метод экстраполяции данных для получения удельной теплоты плавления льдосодержащих растворов солей и кислот при исследовании составов для аккумулятора холода. Создана программа, для компьютера автоматически регистрирующая изменение температуры калориметрической жидкости в процессе проведения эксперимента и рассчитывающая удельную теплоту плавления на основании данного метода. Разработанный экстраполяционный метод позволяет наиболее точно рассчитать изменение температуры Δt, вне зависимости от теплообмена между калориметром и окружающей средой. Программа разработана на языке программирования Java и представляет собой JavaDesktop-приложение, c интуитивно понятным графическим интерфейсом. Реализован экспорт результатов расчета в текстовой и графический файл, а также в файл формата Excel.