Academic literature on the topic 'Тепломасообмінний процес'

Перспективним напрямком підвищення енергоефективності і зменшення малогабаритних характеристик тепломасообмінного обладнання, яке використовується в хімічній, харчовій та ін. галузях є застосування методів, які забезпечують оптимізацію параметрів процесів в обладнанні. Одним з основних принципів, покладених в основу проектування і експлуатації контактних тепломасообмінних апаратів, є забезпечення стабільності взаємодії плівки рідини і потоку газу або пари. Характер взаємодії визначається кризовими явищами, пов'язаними з порушенням режиму течії плівки при високих швидкостях газового потоку, що супроводжується інтенсивним уносом крапель і початком процесу захлинання. Представлені результати дослідження показують, що використання капілярно-пористого покриття поверхні каналів контактних апаратів впливає на хвильові процеси в плівці і сприяє зниженню нижньої границі початку процесу захлинання при певних умовах. Досліджено вплив геометричних характеристик покриття на інтенсивність процесів тепломасообміну в контактному апараті. Використання результатів експериментального дослідження гідродинаміки двофазного потоку в каналах з капілярно-пористим покриттям дозволило уточнити аналітичний розв’язок задачі по визначенню границь кризових явищ. Аналіз результатів дослідження показав, що початок процесу захлинання наступає при значно більший товщині плівки, що є істотним позитивним моментом при експлуатації контактних тепломасообмінних апаратів.

Сушіння деревини – це обов'язковий технологічний процес у виробництві пиломатеріалів, меблевих заготівель, будівельних деталей тощо. Різні аспекти розглянутих у цьому дослідженні можуть зацікавити фахівців підприємств лісопромислового комплексу. Відомо, що основні форми зв'язку вологи з деревиною (адсорбційний, капілярно-конденсаційний та капілярний зв'язки вільної вологи в порожнинах клітин) залежать від температури та відносної вологості сушильного агента. Це означає, що деревина, як матеріал рослинного походження, поводиться своєрідно залежно від температурно-вологісних полів. Проблема сушіння деревини охоплює питання щодо перенесення тепла і вологи (маси) як у середині тіла, так і в пограничному шарі на межі розподілу фаз "тіло (об'єкт сушіння) – "навколишнє середовище". Треба зазначити, що інтенсивність сушіння є максимальною, коли можливості перенесення тепла і маси в пограничному шарі відповідають можливостям переміщення вологи і тепла всередині об'єкта сушіння. Описано властивості деревини, як природного полімера, що володіє специфічними пружно-в'язкими властивостями. Розкрито механізм перенесення вологи (маси) із центральних шарів об'єктів сушіння до їхніх поверхонь. У теоретичних дослідженнях розглянуто явище всихання як повного, так і у трьох структурних напрямах. Зазначено, що сушіння є складним тепломасообмінним процесом, який супроводжується молекулярною природою та механізмом явищ, що зумовлюють кінетику їхнього перебігу. Показано, що розв'язання відповідних рівнянь молекулярно-молярного перенесення тепла і маси (вологи) за відповідних крайових (граничних) умов дає змогу описати поля, тобто розподілення потенціалів перенесення – температури і вологовмісту в об'єкті сушіння в будь-який момент часу сушіння. Адже криві сушіння (в координатах "швидкість сушіння – вологість матеріалу") і температурні криві (в координатах "температура об'єкта сушіння – вологість об'єкта сушіння") відображають характер перебігу процесу сушіння.

У наш час дефіцит енергії і охорона навколишнього середовища змушують господарників і проектувальників систем кондиціювання до пошуку інших, непарокомпресійних джерел холодопостачання. В статті запропонована система кондиціювання повітря, яка використовує природну нерівноважність атмосферного повітря – психрометричну різницю температур. Проаналізовані процеси прямого та непрямого випарного охолодження повітря стосовно досягнення комфортної зони. На h,d- діаграмі показано, що в результаті прямого випарного охолодження можна досягти області комфорту. Відмічено, що визначальний вплив на ефективність процесу випарного охолодження має вологовміст повітря на вході в апарат. В регіонах, де він високий, вирішальну роль відіграє попереднє осушення повітря. Запропонована альтернативна установка кондиціювання повітря на основі випарного охолодження і попереднього осушення повітря, завдяки чому збільшується психрометрична різниця температур повітря та стає можливим вийти в комфортну зону без застосування парокомпресійного холодильного циклу. Осушення повітря відбувається в абсорбері розчином бромістого літію, для регенерації якого використовується тепло, що виробляється сонячними колекторами. З огляду на те, що в процесі абсорбції температура абсорбенту зростає, в схемі передбачено відведення теплоти абсорбції водою, попередньо охолодженою в градирні. Поставлено задачу досягти після установки стану повітря, близького до температури точки роси, збільшивши таким чином її холодопродуктивність. При цьому слід забезпечити зменшення габаритів установки та витрат енергії на переміщення контактуючих потоків повітря, води та розчину абсорбенту. Всі тепломасообмінні апарати в установці виконані за поперечною схемою на основі регулярної насадки. Такий підхід дозволив мінімізувати аеродинамічний опір апаратів та їх габарити. Розроблена схема сонячної системи кондиціювання повітря (ССКП) запропонована для кондиціювання одного із супермаркетів

В статті досліджені тепломасообмінні процеси між оточуючим геотермальну свердловину природним середовищем і двонаправленими потоками рідини у двотрубній внутрішньосвердловинній циркуляційній системі, центральна труба якої встановлена коаксіально відносно обсадної, з метою з’ясування можливості промислового видобування геотермальної теплоти без застосування другої свердловини для утилізації відпрацьованого теплоносія.

У післязбиральному обробленні зерна та насіння найбільш енергоємним є процес сушіння. Значні енергетичні витрати на процес зневоднення зерна є передумовою до впровадження нового енергозберігаючого обладнання і підвищення ефективності існуючих установок через їх технічну і технологічну модернізацію. Скорочення енерговитрат в АПК на сушіння зернових матеріалів є можливим через заходи, що спрямовані на зменшення викидів тепла із відпрацьованим теплоносієм, використання поновлювальних джерел енергії і вторинних енергоресурсів. Ці заходи реалізуються шляхом використанням енергоефективного теплонасосного обладнання. Для визначення енергетичної і технологічної ефективності, раціональних режимів функціонування теплонасосних сушильних установок та їх конструктивних параметрів необхідно мати науково-обґрунтований метод розрахунків, що базується на математичних моделях теплоенергетичних процесів в елементах обладнання цих установок, що функціонують, як правило, в нестаціонарних режимних умовах. У статті на основі теоретичного аналізу тепломасообмінних процесів у теплонасосній сушильній установці розроблена математична модель нестаціонарних процесів тепло- і масообміну. Синтезовану математичну модель можна використовувати для розроблення системи автоматичного керування процесом сушіння сільсько-господарської продукції. Перетворення динамічної моделі в статичну шляхом виключення похідних змінних параметрів, що характеризують процес, дозволить визначати раціональні режими функціонування теплонасосної системи теплопостачання сушильної установки і оптимізувати режими функціонування насіннєвої сушарки.

Проаналізовано механізм процесу сушіння вологих матеріалів на прикладі деревини, як типового колоїдного капілярно-пористого тіла. Наведено рівняння, які дають змогу визначити тепломасообмінні параметри. Отримані формули дають змогу розрахувати фактичні (реальні) значення коефіцієнтів теплообміну для періоду постійної та сповільненої швидкості сушіння під час конвективного способу підведення теплоти. Розкрито особливості процесів товстих і тонких листових матеріалів, як для першого, так і другого періодів сушіння. Проаналізовано особливості періоду сталої і сповільненої швидкостей сушіння. Описано вплив режимних параметрів на температурно-вологісні поля об'єктів сушіння. Показано особливості перенесення вологи під дією капілярного потенціалу, молекулярної та молярної дифузій. Внаслідок оброблення експериментальних досліджень наведено формулу розрахунку критерію Нуссельта і коефіцієнта теплообміну для різних габаритних розмірів штабелів, а також швидкостей сушіння.

Стаття присвячена експериментальним дослідженням тепломасообмінних процесів при сушінні методом розпилювання складної за реологічними властивостями гетерогенної системи – суспензії з гриба шиїтаке. В дослідженнях використовувались водні суспензії із цілісного плодового тіла гриба шиїтаке та окремо його шапинок, підготовлені шляхом їх обробки методом дискретно-імпульсного введення енергії (ДІВЕ). Дослідження процесу сушіння грибних суспензій проводились на розпилювальній сушарці РЦ-1,3 у три етапи. На І-му етапі апробація процесу сушіння грибних суспензій, виготовлених з цілісного гриба без біополімерної добавки, підтвердила необхідність її застосування, оскільки порошок характеризувався полідисперсним складом і високою вологістю. Це спричинило погіршення структурно-механічних характеристик порошку, утворення відкладень на стінках камери та низький вихід з сушарки. На ІІ-му етапі досліджень використання біополімерної добавки у складі суспензії з цілого гриба дозволило підвищити температурні режими сушіння і сприяло значному покращенню органолептичних і структурно-механічних характеристик порошків. Встановлено, що використання добавки в кількості ≥10% є недоцільним через посилення адгезійних та когезійних явищ в камері сушарки, агрегації частинок порошку, підвищення вологості і зменшення його виходу. На ІІІ-му етапі досліджень використання виключно шапинок гриба з додаванням біополімерної добавки дозволило забезпечити однорідність дисперсного складу крапель суспензії у факелі розпилу та рівномірність їх висушування, уникнути відкладень на стінках камери сушарки і підвищити вихід порошку до 92%. Отриманий грибний порошок характеризувався високою якістю, покращеними органолептичними характеристиками і збільшенням терміну зберігання до 1 року. А його переважною особливістю є збільшення у 6 разів вмісту біодоступного лікувального полісахаридного комплексу.

Перевагою теплової обробки харчових продуктів в вакуумі є можливість реалізації процесів в бескисневому середовищі. Теплова обробка в таких умовах сприяє збереженню поживних речовин, вітамінів, антиоксидантів, фарбувальних пігментів сировини, смакових якостей і т.п., а також збільшенню терміну застосування допоміжних речовин і зберігання готових продуктів в порівнянні з обробкою при атмосферному тиску. Роботу присвячено побудові імітаційної моделі процесу теплової обробки харчових продуктів в вакуумному термоелектричному котлоагрегаті. Проведено аналіз технологічного процесу як об’єкту керування. Виконана декомпозиція технологічного процесу на окремі субпроцеси та розроблена його загальна структура з основними взаємозв’язками між моделями окремих вузлів. Розроблено моделі термоелектричного перетворювача, пароводяної сорочки, випарника, паропроводу, конденсатора, радіатора з повітряним охолодженням, вакуумної системи, збірника конденсата, . Ці моделі, а також загальна імітаційна модель процесу реалізовані в середовищі Matlab Simulink. Для перевірки імітаційної моделі технологічного процесу термовакуумної обробки на адекватність проведені її тестові дослідження як об’єкту керування. В статті наведені отримані в ході проведених віртуальних експериментів, квазістатичні та динамічні характеристики процесу за основними каналами перетворень. Результати тестування імітаційної моделі процесу теплової обробки харчових продуктів в вакуумі як обєкту керування свідчать про те, що вона досить адекватно відтворює основні параметри складних теплових та тепломасообміних процесів, що протікають в малогабаритному вакуумному термоелектричному котлоагрегаті, і може бути використана при дослідженнях його як об’єкту керування, а також при розробці та тестуванні алгоритмів керування процесом.

В процесі розвитку технічного прогресу харчова промисловість вимагає нових технологічних рішень для підвищення якості харчових продуктів. Сегмент ринку снеків в наш час дуже поширений та популярний серед споживачів, проте якість цих снеків бажала б бути вищою, а асортимент різноманітнішим. Саме ця проблема наштовхнула нас на створення нового продукту з відмінними харчовими властивостями та збалансованим хімічним складом. Маючи базу попередніх досліджень оптимальних параметрів сушіння снеків, необхідно визначити вплив швидкісті руху повітря на процес сушіння. Швидкість циркуляції повітря в сушильному пристрої - найважливіший параметр процесу сушіння. Чим вище швидкість циркуляції, тим, за інших рівних умов, менша тривалість процесу, вища продуктивність сушіння, менша нерівномірність сушіння матеріалу, більші витрати електроенергії і в більшості випадків вища собівартість. Нами запропоновано комбінувати два способи підведення теплоти при сушінні – терморадіаційний і конвективний, що дозволило зменшити відносну вологість повітря і збільшити рушійну силу процесу в порівнянні з сушінням інфрачервоними променями. Для цього була спроектована і виготовлена сушильна установка, яка дозволяє сушити терморадіаційним і конвективним способами як окремо, так і їх поєднанням. В роботі викладені результати досліджень впливу швидкості циркуляції сушильного агента на основні параметрів процесу сушіння в радіаційно-конвективній установці періодичної дії. Механізм та інтенсивність перенесення вологи у матеріалі залежать від взаємопов’язаного комплексу процесів порушення зв’язку вологи з матеріалом та дифузії парогазового середовища через капілярно-порову структуру матеріалу. В даній роботі встановлені залежності основних тепломасообмінних характеристик конвективно-терморадіаційного сушіння яблучних снеків від швидкості руху повітря.In the process of developing technical progress, the food industry requires new technological solutions to improve the quality of food products. The snack market segment is nowadays very popular and popular among consumers, but the quality of these snacks would be desirable, and the assortment is more diverse. This problem has led us to create a new product with excellent nutritional properties and a balanced chemical composition. Having a base of preliminary studies of the optimum parameters of drying snakes, it is necessary to determine the effect of the speed of air movement on the drying process. The rate of air circulation in the dryer is the most important parameter of the drying process. The higher the circulation velocity, the more equal conditions, the shorter the duration of the process, the higher the drying performance, the less uneven material drying, the greater the cost of electricity and in most cases the higher cost. We are proposed to combine two methods of supplying heat during drying - thermal radiation and convection, which allowed to reduce the relative humidity of air and increase the motive force of the process compared with the drying of infrared rays. For this purpose, a drying plant was designed and manufactured, which allows drying by thermal radiating and convection methods both individually and in combination. The paper presents the results of studies on the influence of the circulation velocity of a drying agent on the main parameters of the drying process in a radiation-convective installation of periodic action. The mechanism and intensity of the transfer of moisture in the material depend on the interrelated complex of processes of violation of the connection of moisture with the material and the diffusion of the vapor-gas medium through the capillary-pore structure of the material. In this paper, the dependences of the main heat and mass-exchange characteristics of convective thermo-radiation drying of apple snakes on the velocity of air are determined.

Виробники зернопереробної галузі все частіше стали звертати увагу на дрібнонасіннєві культури такі як сорго, амарант, ріпак, гірчиця, льон, мак та ін. Оскільки виробництво дрібнонасіннєвих культур зростає, то для визначення ефективних режимів їх післязбиральної обробки та зберігання необхідне проведення широкомасштабних досліджень. В статті наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень тепломасообмінних процесів. Отримані значення теплофізичних характеристик в залежності від вологості зерна та запропоновані формули для їх розрахунку, які можуть бути використані при виборі раціональних режимів сушіння, активного вентилювання та зберігання зернових і олійних дрібнонасіннєвих культур. Визначено питомі витрати повітря для активного вентилювання дрібнонасіннєвих культур. Важливою стадією процесу післязбиральної обробки насіння є сушіння складна і енергозатратна операція. Своєчасне і правильно проведене сушіння не тільки підвищує його стійкість під час зберігання, а й поліпшує якість насіння, тому проведено дослідження кінетики конвективного сушіння дрібнонасіннєвих культур в залежності від параметрів зерна і режимів сушіння. Нами був обґрунтований і рекомендований для використання на підприємствах двостадійний спосіб сушіння зерна. При запропонованому способі сушіння на 20…30 % підвищується продуктивність зерносушарок, на 15…25 % знижуються витрати палива, істотно поліпшується якість зерна (за рахунок зниження на 3…5 % кількості битих і розтріснутих зерен). У зв’язку з тим, що дрібнонасіннєві культури через їх розміри мають більший аеродинамічний опір в порівнянні з іншими культурами, товщину шару насіння при активному вентилюванні необхідно зменшувати. Дрібнонасіннєві культури, особливо олійні, можна вентилювати підігрітим повітрям (до 55 °С). Підвищення температури повітря прискорює процес сушіння, проте супроводжується зростанням нерівномірності знімання вологи по товщині шару з пересушуванням нижніх шарів і зволоженням верхніх шарів. Для надійного зберігання культур потрібно забезпечити ряд умов: на сито-повітряних або аеродинамічних сепараторах довести вміст домішок до рівня не більше 2 %, шляхом сушіння або активного вентилювання знизити вологість насіння до 6...8 %, засобами активного вентилювання знизити температуру насіння до 5...10 °С. Ці умови забезпечать довгострокове збереження якості дрібнонасіннєвих культур до їх відвантаження або переробки. Крім того, досліджено інтенсивність дихання зерна в залежності від його вологості і температури. Показано, що при збільшенні вологості з 7 до 11 % інтенсивність дихання дрібнонасіннєвих культур підвищується в 4,9...16,5 рази, а при збільшенні температури від 5 до 25 °С в 1,1…1,6 рази. Наслідком такого зростання інтенсивності дихання є підвищене тепловиділення, яке може приводити до самозігрівання насіння і їх псування. При інтенсивному диханні збільшуються також природні втрати насіння при зберіганні через витрачання на дихання власних сухих речовин. Для тривалого зберігання дрібнонасіннєві культури необхідно розміщувати в складах підлогового типу, які забезпечують хороший доступ повітря при порівняно невеликій висоті насипу дрібнонасіннєвих культур. Для короткочасного зберігання можна використовувати склади силосного типу. На підставі результатів проведених досліджень була удосконалена схема технологічного процесу зернозаготівельного підприємства, яка дозволяє підвищити ефективність використання основного обладнання підприємства, розширити їх функції і дозволяє формувати партії зерна різного цільового призначення.

Метою енергетичного обстеження будь-якої будівлі є приведення показників комфортності, а саме, температури, вологості, руху повітря, до рівня, який характеризується мінімальним обсягами у енергоспоживанні при експлуатації приміщень. Контроль та керування у змінах величин вказаних показників комфортності забезпечує необхідні тепломасообмінні процеси, як по всій будівлі, так і в кожному окремому приміщенні.

Аналіз публікацій останніх років показує, що вихрові потоки привертають до себе все більш пильний інтерес дослідників. Це обумовлено тим, що особливі властивості вихрових потоків мають широкий діапазон технічних застосувань в енергетичному, теплообмінному і технологічному обладнанні хімічної і нафтоперероблюючої промисловості.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню тепломасообмінного обладнання для сорбційних процесів при безпосередньому контакті газу і рідини з використанням комбінованих блокових тарілчасто-насадочних апаратах, а також більш глибокому опису цього процесу, що є актуальним завданням хімічної технології. Продуктивність колон, секціонованих тарілками провального типу, легко збільшити, застосувавши тарілки з великим вільним перетином. Однак, такі тарілки мають невелику ефективність тому, що вони працюють при великих величинах бризкоунесення. Однією з сучасних тенденцій є суміщення та комбінування в одному апараті тарілчастих та насадкових контактних пристроїв. Було запропоновано в сепараційний простір між провальними тарілками помістити спеціальні сепаратори для зменшення шкідливого впливу бризкоунесення на ефективність провальних тарілок. Такі сепаратори працюють у якості стабілізаторів пінного шару при роботі апарату у розвиненому барботажному режимі, а також самі є додатковою зоною контакту фаз. Тому перспективним напрямком є впровадження суміщених та комбінованих в одному апараті тарілчастих та насадкових контактних пристроїв. Розроблена конструкція дозволяє забезпечити інтенсифікацію процесів тепло- і масообміну за рахунок розривів плівки рідини, та підвищує локальні коефіцієнти масовіддачі, в результаті використання кінцевих ефектів барботажу для яких характерне постійне оновлення границі розділу взаємодіючих фаз. За рахунок цього можна підвищити ефективність та інтенсивність процесів розділення, уникнути бризковіднесення рідини у вже діючих колонних тепломасообмінних апаратах. В апаратах із комбінованими контактними секціями більш високі значення коефіцієнтів масопередачі отримуються при менших питомих енерговитратах, що визначає їх високу енергоефективність. У той же час масообмінні процеси на комбінованих тарілчасто-насадкових секціях в активних гідродинамічних режимах вивчені недостатньо. При виконанні дисертаційної роботи використовували фізичні та фізико-хімічні методи аналізу. Фізичний експеримент було проведено шляхом експериментальних випробувань гідродинамічних та масообмінних характеристик на лабораторній моделі комбінованого тепломасообмінного апарату. Під час експериментальних досліджень використовували методи візуального спостереження поведінки двофазної системи всередині контактного елементу, визначали гідродинамічні характеристики методами інструментальних вимірювань та залучали методи фізико-хімічного аналізу для якісного і кількісного складу сумішей. Графічна інтерпретація та статистична обробка результатів досліджень проводилася із застосуванням методів математичної статистики з використанням прикладних комп’ютерних програм. У дисертації наведені розроблені моделі взаємодії потоків у комбінованих блочних тарілчасто-насадкових пристроях, що дозоляють визначити гідродинамічні показники та характеристики процесу. Запропоновано механізм формування фазових потоків у блочному контактному елементі; було виявлено існування кількох зон газорідинної системи. Під час фізичних моделювань були визначені гідродинамічні характеристики та граничні режими роботи контактних секцій. Робочими середовищами в гідродинамічних експериментах виступали повітря та вода. Випробування проводилися для декількох модифікацій комбінованих контактних блоків, які відрізнялися один від одного наявністю одного або двох стабілізаторів, встановлених на відстані від провальної тарілки, а також із відстанню між стабілізаторами. При застосуванні стабілізатора була отримана більш однорідна газорідинна високо структурована та турбулізована система. За допомогою розробленої конструкції стабілізаторів вдалося досягти направлення газових та рідинних потоків і рівномірно розподіляти по всій площі перетину апарату взаємодіючі фази, нівелювати байпасування та зменшити розгойдування газорідинного шару, збільшити висоту піни, зменшити зону бризків та їх кількість, а в результаті збільшити поверхню масообміну. При встановленні двох стабілізаторів спостерігалося значне зменшення зони бризків, оскільки наявність стабілізатору за рахунок його конструкції та вхідних ефектів, які проявляються на кінці кожної ламелі, розподіляє вловлені бризки по всій геометричній поверхні, тим самим створює додаткову поверхню масообміну. Другий стабілізатор виконує роль бризковловлювача. Отримані залежності висоти пінного шару, гідродинамічного опору контактної ступені для визначення основних робочих параметрів даної конструкції колонного апарату з комбінованими контактними елементами. Встановлено, що дірчасті тарілки провального типу середнього вільного перетину працюють більш стійко, ніж тарілки провального типу із меншим вільним перетином. Обґрунтовані конструктивні признаки стабілізаторів пінного шару, необхідні для досягнення високого ступеня розділення. Встановлена висота розташування стабілізатора над полотном тарілки у діапазоні 100-120 мм. Показано, що при застосуванні стабілізаторів пінного шару газовміст на контактній ступені скорочується, що призводить до більш стабільної та рівномірної роботи апарату. В роботі представлено механізм бризковіднесення в комбінованому контактному елементі та приведені емпіричні залежності для визначення величини бризковіднесення. Наведені рівняння для розрахунку нижньої та верхньої межі роботи комбінованого контактного елементу. Запропоновано модель масопереносу при абсорбції двоокису вуглецю. Вона дозволяє, задавши концентрацією двоокису вуглецю в рідині в верхньому і нижньому перетині контактного пристрою, визначити необхідну висоту контактного блоку. Показано, що в комбінованих тарілчасто-насадкових секціях, які працюють у стабільному пінному режимі, протікає інтенсивне перемішування фаз, що призводить до зростання величини поверхні контакту і швидкості її оновлення, а також стримується у певному діапазоні (до 0,7) величина газовмісту. На підставі фізичного моделювання було визначено залежності для розрахунку ефективності роботи комбінованих тарілчасто-насадкових секцій від режимних та конструктивних параметрів, які адекватно описують процеси, що спостерігались при експериментальних дослідженнях, та показують достатньо високу кореляцію із експериментальними даними в межах від 5 до 20%. Запропоновано вдосконалений комбінованими тарілчасто-насадковими контактними секціями апарат для промивання газу колон І та ІІ у виробництві кальцинованої соди, а також використання досліджених конструкцій у скруберах для уловлювання пилу або органічних речовин. В промислових умовах при модернізації діючих технологічних ліній виробництва кальцинованої соди при використанні результатів дисертаційної роботи запропонована система очистки технологічних газів забезпечить ступінь очищення від 96,4 – 99,0 %, а показники процесу сепарації будуть відповідати вимогам, які необхідні для надійного функціонування технологічних ліній. На основі виконаних в роботі теоретичних і експериментальних досліджень розроблено науково обґрунтовані практичні рекомендації до проектування та інженерних методик для розрахунку колонних апаратів із використанням блочних тарілчасто-насадкових контактних елементів на основі комбінованого принципу з метою підвищення ефективності процесів сепарації та зниження гідравлічного опору, з визначенням раціональних конструктивних параметрів елементів сепараційних систем. Результати роботи та експериментальних досліджень, що представлені у вигляді графічних залежностей, рівнянь та алгоритму розрахунку колонних апаратів впроваджені при виконанні господарчих договорів, науково-дослідних робіт та у навчальному процесі, що підтверджується відповідними актами. Розроблено та захищено патентами України на корисну модель конструкцію стабілізатору пінного шару, пристрою для розділення двокомпонентних емульсій, пінного апарату, комбінованого тепломасообмінного апарату і підігрівача-деемульсатора типу «Heater-Treater», використання яких у активному гідродинамічному режимі сприяє підвищенню ефективності масопередачі при порівняно незначному збільшенні гідравлічного опору. Розроблені конструкції можуть використовуватися для поліпшення роботи діючих барботажних та сепараційних апаратів.
The dissertation work is devoted to the study of heat and mass transfer equipment for sorption processes in direct contact of gas and liquid using combined plate-packed bed block in column apparatuses, as well as a deeper description of this process, which is an actual task of chemical technology. The capacity of columns, sectioned by trays of the failure type, can be easily increased by using trays with a large free section. However, such trays have little efficiency because they operate at high splash removal. One of the modern tendencies is the combination and combination of trays and packed contact devices in one apparatus. It was proposed to place special separators in the separation space between the hole plates to reduce the harmful effect of splashing on the efficiency of the hole plates. Such separators work as foam layer stabilizers when the device is operating in a developed bubbling mode, and they themselves are an additional phase contact zone, so the introduction of combined plate- packed bed contact devices in one column is a promising direction of scientific research. Therefore, a promising direction is the use of trays and packed contact devices combined in the column apparatus. The developed design makes it possible to intensify the processes of heat and mass transfer due to liquid film ruptures and increases the local coefficients of mass transfer, because of using the bubbling final effects, which are characterized by a constant renewal of multiphase interface. It is possible to increase the efficiency and intensity of separation processes, avoid liquid splashing in existing column heat and mass transfer devices. In devices with combined contact sections, higher values of mass transfer coefficients are obtained with lower specific energy consumption, which determines their high energy efficiency. At the same time, mass transfer processes in combined tray-packed sections in active hydrodynamic modes have not been sufficiently studied. Physical and physicochemical methods of analysis were used for the dissertation work. The physical experiment was carried out by experimental tests of the hydrodynamic and mass transfer characteristics of a combined heat and mass transfer laboratory apparatus. In experimental studies, methods of visual observation of the two-phase system behavior inside a contact element were used, hydrodynamic characteristics were determined by methods of instrumental measurements, and methods of physicochemical analysis were used for the qualitative and quantitative composition of mixtures. Graphic interpretation and statistical processing of research results were carried out using the mathematical statistics methods using applied computer programs. The dissertation presents the developed models of flow interaction in combined block plate-packed bed devices that allow us to determine the hydrodynamic parameters and characteristics of the process. A mechanism for the formation of phase flows in a block contact element is proposed; the existence of several zones of the gas-liquid system is revealed. During physical simulations, the hydrodynamic characteristics and limit modes of operation of the contact sections were determined. The air and water were used as working media in hydrodynamic experiments. The tests were carried out for several modifications of the combined contact blocks, differing from each other by the presence of one or two stabilizers installed at a distance from the tray, as well as with the distance between the stabilizers. When using the stabilizer, a more homogeneous gas-liquid structured and turbulized system was obtained. With the help of the developed design of stabilizers, it was possible to achieve a uniform direction of gas and liquid over the entire cross-sectional area of the apparatus. It was also possible to level the bypass and reduce the swinging of the gas-liquid layer, increase the foam height, reduce the area of splashes and their amount, because of which an increase in the mass transfer surface is achieved. When installing two stabilizers, a significant reduction in the splash zone was observed, since the presence of a stabilizer due to its design and input effects manifested at the end of each lamella distributes splashes over the entire geometric surface, thereby creating an additional mass transfer surface. In this case, the second stabilizer acts like a spray trap. Dependences of the foam layer height and hydrodynamic resistance of the contact stage are obtained to determine the main operating parameters of the column device with combined contact elements under consideration. It is established that hole plates with a larger free cross-section work more stable than hole plates of with a smaller free cross-section. The design characteristics of foam layer stabilizers necessary for achieving a high degree of separation are justified. The set height of the stabilizer above the plate is in the range of 100-120 mm. It is shown that when using foam layer stabilizers, the gas content in foam at the contact stage is reduced, which leads to more stable and uniform operation of the device. In the dissertation work presented the mechanism of splash removal in a combined contact element and provides empirical dependences for determining the amount of splash. Equations for calculating the lower and upper limits of operation of a combined contact element are given. A model of mass transfer during the absorption of carbon dioxide is proposed. It allows, given the concentration of carbon dioxide in the liquid in the upper and lower sections of the contact device, to determine the required height of the contact block. It is shown that intensive mixing of phases occurs in combined tray-packed sections operating in a stable foam mode, which leads to an increase in the size of the contact surface and the rate of its renewal, and restrains the gas content in a certain range (up to 0.7). Based on physical modelling, the dependences for calculating the efficiency of the combined contact element on the mode and design parameters were determined, which adequately describe the processes observed in experimental studies, and show a fairly high correlation with experimental data in the range of 5-20%, An improved device for washing air filters and a gas washer of columns I and II in the production of soda ash, as well as the use of the studied structures in scrubbers for capturing dust or organic substances, are proposed with combined plate- packed bed contact sections. In industrial conditions, when modernizing existing process lines for the production of soda ash, when using the results of the dissertation work, the proposed process gas purification system will provide a degree of purification from 96,4 – 99,0%, and the indicators of the separation process will meet the requirements that are necessary for the reliable operation of process lines. Based on the theoretical and experimental studies performed in the work, scientifically based practical recommendations for the design and engineering methods for calculating column apparatuses using block plate- packed bed contact elements based on a combined principle are developed in order to increase the efficiency of separation processes and reduce hydraulic resistance, with the determination of rational design parameters of elements of separation systems. The results of the work are implemented in business contracts, research projects and in the educational process, which is confirmed by the relevant acts of application. The design of a foam layer stabilizer, a device for separating two-component emulsions, a foam apparatus, a combined heat and mass transfer apparatus, and a heater-demulsifier of the "Heater-Treater" type has been developed and protected by Ukrainian patents for a useful model. The use of these structures in an active hydrodynamic regime contributes to an efficiency increase of mass transfer with a relatively insignificant increase in hydraulic resistance. The developed designs can be used to improve the operation of the existing separation and bubbling apparatus.

В дипломній роботі виконано розроблення заходи з технічного переоснащення ковбасного цеху на Тернопільському м’ясокомбінаті компанії "Агропродсервіс", виконано дослідження тепломасообмінних процесів при обробленні ковбасних виробів, запропоновано заходи з модернізації коптильно-варочної камери KWP-3.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертація присвячена створенню теоретичних та методологічних основ інтенсифікації хіміко-технологічних процесів для удосконалення існуючих та розробки нових ефективних хімічних технологій і обладнання видобутку та переробки вугле-водневих енергоносіїв. За допомогою використання системного аналізу процесів енергоперетворення встановлено, що лімітуючі стадії хіміко-технологічних (дифузійних, теплових, гідромеханічних, масообмінних та хімічних) процесів в технологіях видобутку та переробки вуглеводнів можна подолати, використовуючи метод об'єктно-орієнтованої активації. Доведено, що запропонований метод водневої активації процесу дифузії разом з використанням методів хімічної та механохімічної активації дозволяють суттєво збільшувати проникність ущільнених колекторів продуктивних пластів, а разом з термобарохімічною обробкою здійснювати гідрокрекінг асфальтосмолистопарафінових відкладень безпосередньо в привибійній зоні пласта. На цьому підгрунті створено технологію комплексного водневого та термобарохімічного впливу на продуктивні горизонти свердловин, ефективність якої підтверджено дослідно-промисловими впровадженнями на нафтових та газових свердловинах, в тому числі при видобутку метану вугільних родовищ. Теоретично обґрунтовано і розроблено принципово нову методологію гідро-кавітаційної активації вуглеводневовмісних емульсій і суспензій, що дає змогу завдяки інтенсифікації в них фізико-хімічних і тепломасообмінних процесів отримувати та ефективно спалювати композиційні палива з заданими енергетичними й екологічними характеристиками.
Dissertation to obtain Academic Degree of Doctor of Engineering by the specialty 05.17.08 – Processes & Equipment of Chemical Technology. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2017. The Dissertation deals with creating theoretical and methodological basis of i chemical technological processes ntensification in order to improve the current and develop new efficient technology and equipment for hydrocarbon energy carriers' production and refining. System analysis of the energy transformation processes proved that the limiting stages of chemical technological (diffusive, thermal, hydro-mechanical, mass-exchanging and chemical) processes in hydrocarbons production and refining could be hurdled with the help of object oriented activation. It has also been proved that the proposed water activation method for the diffusion process together with chemical and mechanical-chemical activation provide for considerable increase of permeability of pay section compacted reservoirs. Together with thermo-baro-chemical processing the method ensures hydro-cracking of asphalt-resin-paraffin depositions directly in the bottom-hole formation zone. This foundation was used to create technology for integrated water and thermo-baro-chemical impact on wells' pay horizons, the efficiency of which was proved by experimental and industrial implementations at oil and gas wells including also methane production from coal fields. Principally new methodology for hydro-cavitational activation of hydrocarbon- containing emulsions and suspensions was theoretically substantiated and developed. It provides for obtaining composite fuels with the assigned energy and environmental characteristics due to intensification of physical, chemical and heat-mass-exchange processes.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертація присвячена створенню теоретичних та методологічних основ інтенсифікації хіміко-технологічних процесів для удосконалення існуючих та розробки нових ефективних хімічних технологій і обладнання видобутку та переробки вугле-водневих енергоносіїв. За допомогою використання системного аналізу процесів енергоперетворення встановлено, що лімітуючі стадії хіміко-технологічних (дифузійних, теплових, гідромеханічних, масообмінних та хімічних) процесів в технологіях видобутку та переробки вуглеводнів можна подолати, використовуючи метод об'єктно-орієнтованої активації. Доведено, що запропонований метод водневої активації процесу дифузії разом з використанням методів хімічної та механохімічної активації дозволяють суттєво збільшувати проникність ущільнених колекторів продуктивних пластів, а разом з термобарохімічною обробкою здійснювати гідрокрекінг асфальтосмолистопарафінових відкладень безпосередньо в привибійній зоні пласта. На цьому підгрунті створено технологію комплексного водневого та термобарохімічного впливу на продуктивні горизонти свердловин, ефективність якої підтверджено дослідно-промисловими впровадженнями на нафтових та газових свердловинах, в тому числі при видобутку метану вугільних родовищ. Теоретично обґрунтовано і розроблено принципово нову методологію гідро-кавітаційної активації вуглеводневовмісних емульсій і суспензій, що дає змогу завдяки інтенсифікації в них фізико-хімічних і тепломасообмінних процесів отримувати та ефективно спалювати композиційні палива з заданими енергетичними й екологічними характеристиками.
Dissertation to obtain Academic Degree of Doctor of Engineering by the specialty 05.17.08 – Processes & Equipment of Chemical Technology. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2017. The Dissertation deals with creating theoretical and methodological basis of i chemical technological processes ntensification in order to improve the current and develop new efficient technology and equipment for hydrocarbon energy carriers' production and refining. System analysis of the energy transformation processes proved that the limiting stages of chemical technological (diffusive, thermal, hydro-mechanical, mass-exchanging and chemical) processes in hydrocarbons production and refining could be hurdled with the help of object oriented activation. It has also been proved that the proposed water activation method for the diffusion process together with chemical and mechanical-chemical activation provide for considerable increase of permeability of pay section compacted reservoirs. Together with thermo-baro-chemical processing the method ensures hydro-cracking of asphalt-resin-paraffin depositions directly in the bottom-hole formation zone. This foundation was used to create technology for integrated water and thermo-baro-chemical impact on wells' pay horizons, the efficiency of which was proved by experimental and industrial implementations at oil and gas wells including also methane production from coal fields. Principally new methodology for hydro-cavitational activation of hydrocarbon- containing emulsions and suspensions was theoretically substantiated and developed. It provides for obtaining composite fuels with the assigned energy and environmental characteristics due to intensification of physical, chemical and heat-mass-exchange processes.

Розвиток нових застосувань, для яких головною вимогою є можливість охолодження різних рідких і газоподібних речовин в обмеженому просторі, змушує багатьох дослідників сфокусуватися на вивченні і прогнозуванні тепломасообмінних процесів у міні- і мікроканалах.