автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Автоколебательная массобменная аппаратура пищевой промышленности

УКРАШСЬКИН ДЕРЖАВНИЙ ЕРСИТЕТ ХАРЧОВДХ ТЕХНОЛОГШ

ЕРМАКОВ Петро Петрович

АВТОКОЛИВАЛЬНА МАС00БМ1ННД АПАРАТУРА ХАРЧОВО! ПР0МИСЛ0В0СТ1

Спец^альшсть 05.18.12 — пронеси, машини та агрегати харчовоГ промисловосгп

АВТОРЕФЕРАТ ДИСЕРТАЦП

на здобуття наукового ступеня доктора техтчних наук

Науковий консультант д.т.н., професор МАЛ ЕЖИК I. Ф.

РГ Б ОД 2 О Ф£В 1395

»0 !Ш

удк 66.048.373

КШВ — 1995

Днсертащею е рукопис.

Робота виконана в Украшському Державному х1Мшо-технолопчному ушверситет1.

Науковий консультант — д.т.н. професор Малежик 1ван Федорович.

Офщшш опоненти — Д.т.н., професор Таран В1тал13 Михайлович, д.х.н., професор Гребеиюк Володнмир Дмит-рович, д.т.н., ЗагороднШ Петро Павлович.

Пров1дна организация — ДНВО «Спектр», Держхарчо-лрому Украши, м. Кн1в.

Захист в1дбудеться «..„...„..»..............199-6 р.

в .1.^.... годин на зас1данн1 спеЩал1зовано1 вчано* ради Д.068.17.04 в Укра1ньскому Державному ушверситет! хар-чових технологий за адресою: 252017, м. Кшв, вул. Володи-мирська, 68, ауд. А-311.

3 дисертащею можна ознайомитись у б1бл!отед1 ун1вер-ситету.

Автореферат роз1сланий. « ..{-гА?:/.^!........198 6 р

Вчений секретар спед1ал1зовано'1 вченоЧ ради, кандидат техшчпих наук,

доцент М. I. СОРОКОЛ1Т

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЕРТАЦШН01 РОБОТИ,

АКТУАЛЬШСТЬ I СТУПШЬ ДОСЛ1ДЖЕНОСТ1 ТЕМАТИКИ

ДИСЕРТАЦН

Вироблен'ня в достатшй к1лькост1 I висошй якост1 продукци харчування, забезпечення еколопчно чистого соредовища, як передумови одержання еколопчно чистих продуктов, мають забезпечнтй добробут народу. В харчошй промисловост! широко викорисговуеться масообмшна апаратура, в якш здшснюються процесн ректифжацп, абсорбцп, десорбцп, екстракцп, розчи-нёння 1 таке шше. Тому одним из основних напрямюв ршення поставленной Задач1 постачання продукцп харчування е удоско-налення масообмшно! апаратури, на яку припадае значна доля устаткування харчово') промисловосл ] внтрачаеться злачна шльюсть матер^алышх 1 енергегнчних <ресурс1в. Розвпток хар-чово1 промисловосп та сулп'жних галузей обумовлюе збичьшеиня юлькосп в1дход1'в забрудшоючих навколишне середовище. Значна частина еколопчного обладнання для обеззаражуваиня \ утюпзацп вшход1в також припадав на масообмшну апара-туру. Тому широке розповсюдження масообмшннх апаралв в харчових 'виробництвах та еколопчшй технш обумовлюе актуальшсть завдання подалыпого п\двищення ефективносл масообмшннх апаралв.

Фундаментальш дослшкення пдродинамши 1 масообмшу, розглянул в працях В1тчиз-няних 1 шоземних вчених, локладё-щ в основу створення сучасннх конструкщй масообмшннх апа-ралв. Для штенсифп<аци масообмшннх процеав знаходнть за-стосування в1'домнй метод накладення коливань на контактую'П фази. В цьому випадку коливання сприяють турбул1зацп фаз в1дпов1'дно, прискоренню масопереносу. Проте ш'д впливом коливань без оптим!заци поливального процссу не заждн до-сягаеться значне прискорення масообмшного процесу \ шдви-щення ефективност! роботи обладнання. В бмьшосл апаратура для створення коливань при шдвод1 зовшшньо! енергн недов-

гов1чна, складна, енергоемна. Створення акустичних коливань в одному м^сщ апарата не сприяе штенсифшацц процесу у всьому його. об'ем1, тому що в гегерогенних середовищах з шд-вищенмям частоти коливань вщбуваеться IX швидке затухания.

Для шдвнщення ефективносп роботи масообмшних апара-т1в дощльно використовувати автоколивашня. Перспектившсть реал1заци напрямку штенсифшацп масообмпшого процесу за допомогою авгоколивань полягае в наступному.

При використанш автоколивального обладнання можнз створити числент центри генераци автоколивань в об'ем1 контактуючих середовищ. Це дозволяе озвучити весь об'ем апарата. Оргаш'защя процесу штенсифшацп досягаеться у всьому об'ем1 апарата за допомогою довгов1чних, простих, нематер1алоемних 1 неенергоемних обладнань. Оптим1зацио параметр}в коливань можна проводити виходячи з принципу в1дпов1дноеп Ух характеристикам Л1м1туючото р1вня, визначаю-чого основний ошр переносу маси речовини.

В лгтератур1 вщсутш вшомост} про реал1защю напрямку ¡нгенсифшацп масообмшного процесу за допомогою автоколивань. Вщповшно, постае задача створення методологи застосу-ваиня даного напрямку штенсифшацп. Тому комплексш тео-ретичш 1 експериментальш дослцшення проблеми, розробка високоефективного автоколивального оснащения мае актуальпе наукове 1 народногосподарче значения. (Виршення поставлених задач виконувалось у вщповщност} з планом основних напрям-шв науково1 д1яльност1 на 1986—1994 (роки кафедри 'х1м1чноТ на еколопчно'1 технши УДХТУ, программ 0.21 ДКНТ СРСР з проблеми 0.10.08 етапу 29.02 1 додаток ■№' 70 до постанови №655 вщ 30.10.1985 р.; постановок)- Президп АН УРСР шд 11 червня 1986 р. № 243; тематичною карт-кою 0-666-89 «а НД ОТР-п/с Р-6761.

Мета ! основы! завдання наукового досшдження. Мета роботи полагае в розробщ обладнання 1 створен,ш наукових метод1в його розрахунку, прпнцишв конструюванн'я ' та проектувапня високоефективно'[ автоколивально! масообмшноь апаратури, що забезпечуе значку штенсифжащю процеав, зниження матер}а-лоемкост! 1 енергоемкосп, збшьшення продуктивностг на якост1 продукцп. В робот! виршеш таю задач}: обгрунтовано теоретично } шдтверджено екеперимелтально дошльшсть використан-ня напрямку штенсифшацп: масообмшних процес}в за допомогою автоколйвакь'; дослщжеш автоколивальн} процеси в р}дин} 1 газ}; теоретично 1 експериментально дослужен} процеси пере-мшування в рщиш та електрох}м1чш процеси; розроблен}

методу розрахунку та конструювання ново? автоколивально! апаратури для штенсифжаци масообмшних 'процеав.

Теоретична 1 практична цшшсть дослЦження та його нау-кова новизна. Наукова новизна пращ включае /наступи! позицп, котр! захищае автор. Обгрунтована методолопя використання напрямку штенсифжаци 1 оптиаозацп масообмшпого процесу за допомогою автоколивань 1 показана доцшьшсть використання енерги потоку для створення автоколивань.

Розроблена дисипатмвна модель масопередач1 I ф!зпчна модель, котра пояснюе мехашзм впливу акустичних коливань на масопередачу. Вперше проведено системне теоретично-експе-риментальие досл^дження впливу акустичних коливань на масопередачу; розроблена класифшащя масобмшного обладнання з колпвальними режимами взаемодп фаз. Проведен! теоретнчш 1 експеримеитальш дослшкення конденсацшпого способу створення автоколивань, а також виконаний анал1'з бародинам1ч-ного кавкашйного процесу, бародинаинчного об'вмного кипшня 1 розроблена методолопя розрахунку кав1тацшного пристрою.

Вперше виявлеш основш закономгрност1 протп<ання барбо-тажного процесу при створешп' автоколивань в газовому потощ' за допомогою акустичних контактних 'пристроГв АКП.

Вперше дослтджеш особливосп акустики 1 гидродинамики АКП низького тиску; розроблена методика розрахунку АКП 5 ф1знчиа модель, пояснююча вперше внявлене явище зменшенпн пдравл1чного опору при проходженш газу через АКП з киь-цевою резонуючою порожнипою. Розроблеш параметрична модель перемшування, класифжащя пристроУв для перемпиувашш 1 методика дослшжень процесу; обгрунтована опттизащя енергетичпих внтрат 1 геометричних параметр!в змииувач1в; виявлеш' основш закоиом1"рност1 процесу перемннувапня.

Розроблена математична модель процесу озопування води, алгорнтм1'чне 1 програмне забезпечення розрахунку реактора озопування з АКП. Теоретично I експериментально досл1джеш масообмшш процеси електрох1м1чпого очищения иромислових середовищ в апаратах з автоколиваннями фаз.

На баз1 експериментально-теоретичннх дослдакень, розроб-лених методик 1 вир1шення науково-прикладних задач зд^йсне-не теоретичне узагальнення ! внесений вклад в виршення на-родногосподарчоГ проблеми з1 створення ефективних масообмшних пристроТв.

На основ1 одержанпх результа^в теоретичннх та експерн-ментальних дослщжень закономерностей пдродинам1кп та ма-сопереносу в середовищах з автоколиваннями фаз запропоно-

Bani розрахуаков1 залежност! з метою визначення режимних та конструктивних параметр1в автоколивальноГ масообмпшо! апаратури харчових виробництв. Одержан! сшвв!дношення склали основу мето,ш та методик розрахунку, котpi викорн-сташ при удосконалеш та розробщ ¡нового технологичного об-ладнання харчово! та сулпжних галузей промисловосп.

Розроблен! i впровадженг конструкци з АКП на Дшпропет-ровському пивкомбшап «Днепр» при насичеш безалкогольних напоТв диоксидом вуглецю. Продуктившсть сатуратора була 6 м3/г. Для одержання харчово! соди розроблена i впроваджена на Лисичанському содовому завод! б!карбонатна колона з дир-чатими тарижами, в котрих розмпцеш HOBi АКП. Витрати газу в колош — 4000 'М3/г. Розроблена математична модель, методика i програма розрахуику, а також ряд нових конструкцш реак-юр!в озонування питно'1 води та промислових стошв продуктив-шстю В1'д 0,5 до 3000 м3/'г по водь В конструкциях реактор1в використаш АКП. Реактори впроваджет на багатьох шд-приемствах Украши та Роса. Аналоги ,реактор1в за кордоном вщсутщ. Для Губинихськото цукрового заводу розроблеш HOBi конструкци сатуратора i сульфггатора з авгоколивальними режимами взаемоди фаз. Для електрообробки цукрового соку та промислово! епчноТ води розроблеш конструкци електрох!м1ч-них anapaTie з автоколиваннями фаз. Розробки передан! в НПО «Цукор», п/с М-5612 та на ряд шших завод1в.

РозрахункоВий еколого-економ!чний ефект в1д практично'! реал1зац!1 наукових розробок складае б1льш шж 253 млрд кар-бованщв.

Одержан! в дисертацп результати використаш в начальному npoueci при читанш курав «мишини та апарати х1м1чних виробництв», «основи розрахунку та конструювання xiMi4noro об-ладнання», «перешшування», «ф!зико-х!м!я гетерогених систем», «еколопчна технжа».

Р!вень реалшаци впровадження наукових розробок шд-тверджуеться розробкою ново!' автоколивально! апаратури нэ яку одержано 29 авторськпх свЦоцтв.

Апробащя та публшац'т результате наукових дослщжень. Основн! положения та результати днсертацшноТ роботи доно-вщались i обговорювались на таких конференциях, семшарах, парадах: III Всесоюзна конференци «Современные машины и аппараты химических производств», м. Ташкент, 1983 p.; II Всесоюзна нарад1 «Абсорбция газов», м. Гродно, 1983 p.; VII Всесоюзна конференщ! по тепломасообмшу, м. Мшськ, 1984 р.; Всесоюзшй науково-техшчшй парада «Создание и внедрение

химического оборудования с использованием физических методов интенсификации технологических процессов», м. Полтава, 1984 р.; Всесоюзной науков1'й конференцй' «ПАХТ-85», м. Харь-i<iß, 1985 р.; 1. II та III Всесоюзних науково-техшчних конференциях «Реахнмтехника», м. Дшпропетровськ, 1982 р., 1985 р., 1989 р.; Всесоюзнш конференцй' в м. Красноярську, 1986 р.; III Всесоюзнш нарад1 «Абсорбция газов», м. Талш. 1987 р.; Всесоюзна нарад1 «Тепломассообменное оборудование-88», м. Мос-кпа, 1988 р.; II Всесоюзшй науковш конференцй' «Основные направления совершенствования и создания нового оборудования для медицинской и микробиологической промышленности», м. 1ркутськ, 1988 р.; VII ВсесоюзнШ конференцй' по ПАВ в м. Шебекшо, 1988 р.; Зональному ceMiiiapi в м. Пенза, 1988 р.; VII Республшаиськш конференцй' по процесам та анаратам в м. Львов1, 1988 р.; конференцй в м. Kipoöi, 1986 р.; науково-техшчшй конференцй в м. 1жевську, 1988 р.; Республшаиськш i науково-техшчшй конференцй в м. Дшпропетровську, 1987 р.; Республшаиськш науково-техшчшй конференцй «Интенсификация технологии и совершенствование оборудования перерабатывающих отраслей АПК», м. Кшв, '1989 р.; Всесоюзшй науково-техшчшй конференцй в м. Тамбов'1, 1989 р.; у М1жнарод-ному ceMinapi «Micszanie», м. Лодзь, Польша, 1989 р.; зоналыпй конференцй по очютц1 води в м. Пенза, 1990 р.

Основний 3MicT дисертацп опублшовано в 93 друкованих працях, в тому чжуп одержано 29 авторських св!ДОЦтв. Розроб-ки вщмшеш двома медалями ВДНГ СРСР та npeMieio ВХО ¡м. Д. I. Менделеева у Всесоюзному конкурс!.

Структура та обсяг роботи. Дисертащя складаеться з всту-пу, 9 глав, основних висновшв, списку лгтератури i додатку. Робота викладена на 238 сторшках основного тексту, мае 95 ма-люнюв, 15 таблиц, 272 л1тературних джерел.

Особистий внесок автора у розробку наукових результате, що виносяться на захист полягае в тому, що Bei теоретичш до-слщження проведет автором особисто. Результата дослЦжень, виконан1 в сшвавторств1, одержан! за участю автора на Bcix етапах роботи. Автору належать науков1 ¡де! та формулювання проблеми доелдокення, формулювання та дови теоретичних положень, постанова задачу штерпреташя результат та роз-робка рекомендащй.

Характеристика методолопУ, методу досл«дження предмету i об'екта. В1ропдшсть дослщжень обумовлена коректтстю постановки теоретичних задач, застосуванням для i'x вир1шення ма-тематично обгрунтованих мекадв, проведениям статистичноГ

обробки великих масив1в результате дослщжень, вщтворенням виявлених законом1рностей на. вс1х дослщжених об'ектах та в умовах промислового виробництва. Теоретичш положения, розроблеш' ф{зичш та математичш модел! лроцеав шдтвердже-Н1 експериментальними дослщженнями, яш проводились з до-номогою електрох1м1чних, х!м1чних та ф1зичних метод1в, а та-кож лазерного сканування. Об'ектами дослщжень були процеси масообмша, автоколивань в рцщш та газ1, перемшування, впливу автоколивань на масообмш, електрох!м1чного очищения ршши. Вивчались пдродиналпч!п характеристики продес1в, проводилось математичне моделювання.

ОСНОВ1 РЕЗУЛЬТАТЫ ДИСЕРТАЦИ

1. Масообмшш апарати з коливалышми режимами взаемод1'1 фаз

Базуючись на аналш вщомих теоретичних та експеримен-талытх досл'щженнях масообмшного процесу, зроблений вцсно-вок про необхшпсть поглиблення уявлень про вплив коливань па массобмшний процес.

Коливальш режими взаемоди фаз спрпяють сут'евш штенси-фшацц процесу в масообмшних апаратах. Однак мала к1льк1сть експериментальних дослщжень нових тишв апарат1в з колл-вальнимн режимами взаемоди фаз не дозволяе провести пор1в-ияльний анал1з ефективност1 та штенсивност! апара^в. кнукш теорц масообмшу тшьки частково пояснюють ф1зичну суть впливу коливань на масообмш 1 не дозволяють розрахувати кшетичш характеристики масопередач1.

Для розрахунку оптимальних параметр1в коливань, за допо-могою яких штенсифжуеться процес, дощльно слщувати принципу вщиовщноеп. В цьому раз! основний ошр масопереносу можна ефективно зменшити при одержан!, наприклад, коливань з агштудою, пор}вняльно вщносною розм{ру об'екта впливу, на котрпй припадае основний ошр. В таких умовах лерюд коливань, визначае швщдасть протжання процесу. Для штенсифжа-Ц11 процесу в тонкому шар1 корисно одержувати коливання, як1 викликають мал1, збудження в граничному шар1 м1жфазно! по-верхш.

На основ1 системного пщходу розроблена класифжацш та виконаний анал1з масообмшно! апаратури з коливальними режимами взаемоди фаз. За класифшащйш ознаки взят} спо-аб оргашзацп коливань, змшт параметри, частота коливань, масштаб р}вня взаемоди, об'ект дп. Розроблеш нов! конструк-

цп масообмшних а-парат1в, маючих знижений пдравл1чшгй ошр 1 забезпечуючих штенсивну взаемодш фаз при колнвалыюму режим| \'х контактування. Розроблеш нов1 сгатичш акустичш низьконапорш контакпи пристро? для масообмшних процеав. Показано, що збиыиення ефективносп масообмшного процесу з внкорисганням коливань дощ'льно проводитн при створешп автоколивань за допомогою яких лрискорюеться процес при суттевому його конструктивному спрощенш \ зменшешп енерге-тичних затрат.

2. АналЬичш та експериментальш дослщження автоколивальних процеа'в

За допомогою автоколивальних пристро'ш можна суттево збшьшити ефективтсть проведения масообмшного процесу за рахунок зменшенмя енерговитрат, 361'льшення штенсивност1 процесу, спрощенпя та збиьшення надп"шост1 ] довгов1чност1 масообмшно1 апаратури. Фундаменталып основи автоколивальних процеав викладеш в працях А. А. Андронова, Д. I. Блохш-цева, А. С. Гшевського, Г. А. Дрейцера, Е. К. Калшша, А. Г. Мунша, Е. Я. ГОдша, Т. Кармана, М. Лайгхшла, Г. Л]'лл1', М. Млда, А. Пауела, П. Р1чардса, Н. Рубаха, Д. Релея, В. Стру-халя, О. ФЬтлшса, М. Хоу та ¡ншпх вчених.

Розроблена на основ! анал1зу дисшаци енергп та способ1У перетворення енергп клаеиф1кащя слособ!в утворення коливань 1 був зробленнй анализ Тх практичного застосування при штен-снфшацп масообмшних процеав. Дослижеш акустичш иара-метрн 1 пдравл1чний ошр нових акустнчнпх випромшювачнз з юльцевою резонуючою порожшшою (мал. 1). Експеримсн-тально установлено, що при резонанс! штенсившсть коливань акустичиих випромшювач1в пропорщональна швндкосп газу в отвор1 в четверти степеш (похибка не перевищувала ±4%). Одержана аналггична залежшсть для внзначення коефЫента Струхаля, що добре погоджуеться (похибка не перевищувала ±6%) з експерименталышми результатами дослижеиь аку-стнчннх випромшювач1в з кольцевою резонуючою порожшшою. Вперше виявлено невЦоме ранше явище ктотного зменшення п'дравл!чного опору акустичного внпромшювача при ЬУ(ДР= 0,5...2 (мал. 2) { дано таке пояснения цьому явищу. Автоколи-вання в резонуючш порожниш сприяють локальшй змин вектора швидкост1 потока на перифери сгрумеш, що" порушуе порядок розположення вихор^в по вшюшенню до напрямку руху основного потоку 1, очевидно, порушуе \'х стгйкгсть 1 сприяе

пришшенню 1х росту 1, вщповщно, зменшуе затрати енерги на вихорестворення. Останне сприяе зменшенню коефвдента пд-равл!чного опору випромшювача. Одержан! формули для виз-начення коефщента пдравл1чного опору ! частоти автоколивань акустнчних випромшювачгв. Розроблена методика розрахунку акустичних випромшовач!в, яку дощльно використовувати при конструюванш 1 розрахунку акустичних контактних пристро!'в з автоколиваннями газового потоку.

Виконано анал]'тичне доошдження автоколнвального продесу конденсаци пару на поверхш сфери, котра коливаеться бшя розд1лу фаз у края затоплено! парово'! труби 1 одержана залеж-н!сть для розрахунку максимального звукового тиску в р1'дин!

де А Т — р]зниця температур м!ж паром ! р!диною, К-Розроблена методика проведения ! використання експери-ментального дослщження конденсащйного способу створення автоколивань, котр! доказали адекватшсть математичного опи-су (1). Визначеш оптимальш режими проведения процессу. Максимальна штенсившсть акустичних коливань вщповщала частотам б!ля 1 кГц.

Виконаний анал!з автоколнвального бародинам!чного кав!-тацшного процесу та розроблена методолопя розрахунку кавь тац!йних пристро'!в. В статичному кавкацшному пристро!" кав!-тац!йний процес можливий при швидкост! р!дини больше

де Р1 — тиск ршши до кав^ащйно'! зони, Па; с! — розм1р твердих частнн або бульок ришни, м; Рп — тиск насинено'! пари р!дини в зош кав!тац!'!, Па; "\У!— швидшсть р!дини до кавка-шйно1 зони, м/с.

Процесс бародинам!чного об'емного кшшня проходить при ргзкому падшш тиску, що призводить до штенснвного паротво-рення в усьому об'ем1 ришни. Наведений анал!з бародннам!ч-ного об'емного кнп!ння ! загальн! математичш залежност!, що характеризують процесс об'емного кишння. Одержана залеж-шсть для внзначення об'ему парово'! фази, котра необхщна для розрахунку потужнот коливань.

де шдекси I 1 2 характеризуют систему в крайшх положениях.

Одержан! аналггичш залежност1 розрахунку режиму псев-дорозрщження насадки, як автоколивального процесу, з ураху-ванням пдродинамши процесу, властивостей середовшца \ фор-•н насадки.

3. Анал1з процесу переппшування ! удосконалення конструкцЫ автоколивальних перели'шуючих пристро/в

Швидк1сть масообмшного процесу безпосередньо залежить В1д швидкосп процесу перемшування. Але за доиомогою в1до-мих характеристик процесу перемшування важко дати його повну картину в статищ I динамщ!. 3 ц1ею метою розроблена параметрична модель перем1шування. Анал1з процесу зробле-ннй шляхом вивчення зм!ш" лппйного параметру 1 перемццуван-ня. Прийняп статичш' 1 динаш'чш .характеристики процесу.

де Л — ступшь перемшування; 0 — коефвдент перемшування, м/с;- ©у — об'емний коефшент перемшування, с-1 10 — початкове значения параметра, м.

При ршенш р1вняння нестацюиарно! дифузп одержана за-лежшсть для визначення часу перемшування розчниешшх рщич

де ]щ1п—мшмальне значения параметра перемшування, м; а, А — коефоденти.

+

еи мш^

Ранениям -р1вияння руху вьльно"! поверхш ршнш при акус-тичному опромшювант одержана залежшсгь товщини граничного ршшого шару повного перемшування вад акустичних параметров та ф1зичних власгивостей рщини

де Ра — максимальна ампл1туда звукового тиску. Па.

Формула (8) використана при вивод! розрахунково! залеж-ност1 для визначеиня коефшента масовщач! в рщший фаз1 при ди на процес акустичних коливань.

Розроблена ;нова методика дослщження процесу перемшу-вання в статичному зм1шувач1 та апарат! з м1шалкою. При макроперемшуваит, коли нехтуемо молекулярною дифуз!ею, за допомогою розроблено'! методики можна одержати чисельне значения коеф1щента А.

На основ! ана^зу режиму роботи, об'екта Д11, виду енерги для перемшування та мехашзму змшування розроблена кла-сификащя пристро'1в для перемшування. Приведен! розроблеш нов! конструкцп автоколивальних пристро!в для перемшування.

В результат! анал1зу наведених витрат одержана анал!тична залежшсть для оптим!заца енергетичних витрат в змшувачах. При олтилпзацм враховувались амортизацшн! в!дшкодування. поточи 1 та енергетичш витрати, заробгтна платня, швщдость масообм!нного процесу.

4. Анал1тичн1 I експериментальш дослщження пдродинам1чних процеив в апаратах з автоколиваннями фаз

Показано, що автоколивання газового потоку АГП впли-вають на пдродинамту барботажного шару. У результат! дослщження барботажу газа методом лазерного сканування шд-тверджене вЦоме положения про те, що при спливанш спосте-ркаеться деформування поверхш ! розпад бульбашок, АГП сприяють змшенню пильное™ розпод!лу барботажних бульшв ! зростапню швидкост! Гх створювання, В1дтак не зм!нюють частоту в1дриву бульк!в. Пштверджено, що при проходжеш газу кр1зь отв!р д!аметром до 5 мм з! швидшстю до 120 м/с, в!дсутня IX струминна теч1я.

Клапанн! АКП сприяють виникненню АГП, штенсившсть

яких б1лыле на 1—2 порядки перевищуе фонову. Внаслцюк зменшення витрат енергп на вихротворення 1 II перерозподи, АГП не проявляють сугтевого впливу ¡на пдравл1чний ошр та-ршж з АКП. АГП при швидкост1 газу по колош менше 0,3 м/с сприяють зб]льшеншо газоутримання на тар^цк Показано, що АГП несуттево зменшують поздовжне перемпнування по висотч секщй колонного апарату з клапаними АКП.

Математична залежшсть для середнього повного пдравл1ч-ного опору зрошувано! клапанпо! таршки одержана з враху-ванням пульсуючого прохождения газу через отвори. 3 анал!зу залежное™ виплнвае, що при пульсуючому проходжеш газу мкцевий пдравл!чний ошр контактного пристрою в 1,5 рази биыпе при барботаж1, ш'ж без зрошення, коли газ проходить з пост1йною швндшстго.

Виявлеи1 основш законом1рноеп процесу перемипування в статичних змшувачах. Потверджеш експернментально одержан! аналтнщ залежностк Параметр перемшування (мал. 3) \ швидюсть перемпнування зменшуються з часом та по дов-жиш зм1'шувача по егспонентнш залежное™. Визначеш опти-мальш сшввЦношеиня розм1р1в внутршшх присроГв статичних шииувач1в з поперечннмн нерфорованими перегородками. Розрахунок процесу перемшування *можиа впконувати по за-лежностях, одержаних з параметрично! модел! перемшування. Отримаш чисельш значения коеф1щенга А (мал. 4) для зм1шу-вач1в, в котрих д1аметр отвору в перегодках змпноеться в межах <1 = 1...20 мм, .а В1дстань м1ж перегородками а = 0,04...0,2 м. Установлено, що для отримання високо! швидкост1 процесу перемшування треба зменшувати розм1р вихроутворень по ходу потока, тобто збшьшувати дисипацпо енергп.

При анал1з1 енергетичних витрат одержана математична залежшсть для розрахунку д1аметра крапель емульсп 1 зроблена И експериментальна перев1рка. Ефектившсть процесу одержан-ня тонкодисперсно! емульсп можливо зб1лыиити шляхом ут-ворення режиму послЦовного збшьшення диоипаци енергп по ходу потоку.

5. Аналкичн! дослщження процесу масопередач1 з автоколиваннями фаз

До автоколнвальних процеЫв взноситься барботажний про-цес, при якому на тар1лщ утворюються низькочастотш коли-вання, обумовлет проходженням газу через отвори таршки в пульсуюч1м режима

de

1

k\\\ \ n \ w: " -"]....... wwwww

/ ' f 1

1 XV ---

Малюнок 2. Залежшсть коефЩента пдравл1чного опору С вщ hy акустичного випром'шювача три Wo, м/с: а—9,5; б—28,5. Суцдльна

л!н1я — розрахункова.

Малюнок 3. Залежн1сть аммкзння параметра 1 по довжиш статичного зм!шувача з спчатими перегородками при швидкост1 р!дини W, м/с:

1 — 0,25; 2 — 0,19; 3 — 0,13. Суц1льна лШя — розрахункова.

Одержана аналЬична залежшсть для визначення об'емного коеф1щенту масовщдач! иа непроточшй 1барботажнШ тар1лц1

J3а^и^ПЯ-МУ.^К" . (»)

де а — коефщ1ент.

Експериментальними досл1дженнями встановлено, що при 0,066 < li0 < 0,132 м величина а в формул! (9) визначаегься залежшспо

Л = /Нр С»)

Зб!лыиити ефектившсть роботи барботажних тар!льчатих апара-пв можливо шляхом створення високочастотних автоко-ливань газового потоку в м1сщ створення бульок. При розра-хунку об'емного коефщенту масовидач! (|3а)а клапанних тар1-лок, в випадку з накладенням АГП, прийнято допущения про те, что перемщення одно! акустичн01 хвил1 збурення сприяе обновлению поверхш контакту фаз нижньо!' перифершно'1 зони торо1дально1 поверхш створено! бульки. Припускаючи, що штенсившсть АГП мае значения вище порогового в другому {третьему перюд1 пульсуючого проходження газу шд клапаном, одержимо

•/ + (33 ''

н \ VK

де Фа — газоутримання при накладен! АГП; dmax — макси-мальний д1аметр бульки, м; dK — кашлярна постшна, м; { — основна гармошка АГГ1, с-1.

Зростання об'емного коефЫента масов1ддач1 на барботаж-них клапанних тар1лках з накладенням АГП буде

M" = /А + 03 àm. ШШ1 (12)

fia V V H ^ЧГ

Розроблена дисипативна модель масопередачи Модель розроблена на ochobî анал1зу енергетичних витрат на перемшу-вання потоку, що сприяють турбул(заца вихорш, оновлюючнх поверхню контакта фаз. Вщповщно модел1 коеф1щент масов1д-дач1 буде

- - , (13)

де а — коеф1щент.

В граничному шар1 рщини глибиною 2, на яку припадае ос-новний ошр масопереносу, суттеве прискорення масовщдач1, очевидно, буде спостеркатись лльки на товщину у, де акустич-ц коливання сприяють оновленню поверхш контакту фаз частотою Га, р!внЩ частой акустичних коливань. Товщину шару у можливо визначити для вшьноТ поверхш рщини з (8). Коеф1-т'ент масов!'ддач1 ра ш'д впливом акустичних коливань буде

дс «т — теоретичпе значения коефЫента.

Так як основний ошр масопереносу припадае на шар тов-щиною Ъ, то збиьшення !нтенсивност! акустичних колнвань для випадку у>2, очевидно, не приведе до шодальшого суттевого росту р. 3 анал1зу модел! випливае, що при задашй Е опти-мальне значения акустичних параметр!в забезпечуеться умовою

Завдякн швидкому затухай! коливань в гетерогенному сере-довицц дощльно створюватн багаточислеш де,нтри генераци акустичних коливань. 3 врахуванням жорстких умов роботи масообмпшого обладнання в апарат! акустичш коливання дощльно створювати з допомогою АКП, наприклад, з мльцевою резонуючою порожниною. Розроблеш конструкци \ методика розрахунку АКП, що призначеш для штенсифжацп масопере-дач! при барботаж! газу.

Виконана оптим!зац!я енергетичних витрат. При анал!з! на-ведених витрат одержана залежшсть для розрахунку оптимально! дисипацп' енергп при проведенш масообмшного процессу.

Наведен! залежност! для розрахунку параметр!в акустичних коливань при штенсифшаци масообхмшного процесу в систем! р!дина — тверде тыо.

6. Експериментальш дослщження процесу масопередач1 з автоколиваннями фаз

При проведеин! експерлментальних дслщжён'ь, коли основний ощр припадав на рщинну фазу, встановлено, що АГП в мк-щ входу газу в рщнну при барботаж! сприяе зростанню коеф!-щента масопередач!. Для вс^х тишв вивчених тариок вщношен-ня (ра)а/'ра при зростанш швидкост! газу по колон! вщ 0,2 до 1,6 м/с складало 1,6...1,2 (мал. 5а). ВЦхилення ексиеримен-тальних значень Ра вщ розрахованих з формули 11 не перебшь-шувало ±15%. Залежн!сть ра/ДРт вщ швидкост! газу \Ун

+

¿т

Л

> )

(мал. 56) для вспх гишв таршок мають чЬко виражений максимум, в1дпов1даючий швидкоеп Wк=0,5...1 м/с. Так як АГП суттево не змшюють пдравл!чннй ошр тариок, значения (ра)а/ЛРт виявилось, вщповщно, вище, шж (5а/АРт для одно-типних тар1лок. Установлено, що матер1ал резонуючих порож-нин не впливае суттево на процее.

А

3000 ?ооо 1000

—----

0

5 \

60

120 £,Вги

Малюнок 4. Залежшсть зм1нення коефЩ1ента А в!д дисипацП Е для статичних зы!шувач1в: 1 — <1 = 20 мм, а = 0,2 м; 2 — d=l мм; а = 0,15 м; 3 — <1 = 1 мм, а=0,04 м.

ра,с 0.5

е,1

о - 1 + - 2 й - 3 ' х - к

> ^ <—* —

—Ах.

/

М ■ о,? о,г о/1

0,В /с

3

Малюнок 5. Залегншсть: а — (5а в!д б— ра/ДРт в1д 1,2—(10 = О,О66 м; 3,4 — Ь0=О,132 м; ,1,3 — клапанн! тар1лки без

АКП; 2|,4 — 3 АКЛ.

Показано, що з! зростанням швидкост! гаау по колон! вщно-шення (ра)а/ра зменшуеться, тому що на об'емний коефщент масовщдач! впливае зменшення сра/ср. Об'емний коефшент масовщдач! зростае в бьлышй степеш при розмодеш резонуючоГ порожнини в тармьщ, шж в клапан! через який проходить пльки частина газового потоку.

Ескпериментально доказано на приклад! випарювання води ь поштря зростання коефщ!енту масов!ддач! в газовш фаз! на борботажн!й таршщ в 2,1...3,5 рази при розмщеш в отвор! та-р1лки АКП.

В експериментальних дослщженнях установлено, що коефь щент масовщдач! в рщиншй фаз! зростае в 3...7 раз!в пщ впливом акустичних коливань на в1льну плоску поверхню. Оптимальна частота акустичних коливань ,прл д^апаии енергп Е=103 Вт/м3 складае бия 1 кГц (мал. 6). Виявлено, що основ-ним фактором, впливаючим на зростання масовщдач!, коли !нтенсивн!сть коливань перевищуе пороговий р!вень, е перюд автоколивань. В цьому випадку час оновлення поверхн! контакту фаз в рщиншй фаз! вщповщае першду автоколивань. Одержан! на основ! прийнятого припущення ,розрахунков1 залеж-ност! визначення ра п!дтверджен! експериментально.

Малюнок в. Залежшсть в р!диншй фаз] в)д частота акустичних коливань ири 1х поспйнШ ютенсивносП в апарат! з мЦпалкою. СуЦ1 льна лШя — »алежтсть розрахована по (14).

}

0,5

0 1 2 3 4 ^кГц

Акустнчш коливання суттево впливають на масоперенос в систем! родина — тверде тшо. Виявлено, що десорбщя шкелю з поверхщ ¡онообмито! смоли КУ-2-8 змшюеться \ ступшь очистки смоли склала (мал. 7): при стацюнарному режим! — 54%, 'при псевдозрщженш смоли — 62%, при псевдозршжент смоли \ накладення акустичних коливань — 76%. Акустичш коливання створювались за допомогою конденсацшного способу, тобто шляхом введения пару в рЦину. Швидшсть протоку 1 температура рщини були поспйш.

смол! гари десорбцН: 1 — в нерухомому шар; смоли; 2 — в псевдоожи-женому шар! смоли; 3 — в псевдоожиженому шар! смоли яри конденса-Щйному спосоШ утворення коливань.

7. Апаратурно-технолопчне оформления процесу озонування водних розчин'ш з автоколиваннями фаз

Енерпя потошв газу [ р1дини для створення автоколивань в систем! використана при проведенш процесу озонування ст1ч-них вод та питно1 води. При вивченш л1тературних даних I проведенш експериментальних досл!джень визначеш особливост1 озонування водних розчишв I показана дощльшсть використан-

2 - 4 10701

1?

ия озонування для виршення еколопчних проблем питноТ ! СТ0ЧП01 води.

Розроблеш бшьше десятка конструкщй реактор1в озонування з АКП, котр1 можуть працювати в широкому д1апазош змши нагрузки по газу ! рщшн. Конструкци реактор1в озонування внконаш блочного типу 1 являють собою колонн! апарати, сек-цюноваш таршками.

Запропонована математична модель процесу озонування, в котрШ враховуеться пронес розпаду озону в газовШ 1 рщиннш фазах, реакщя озону в ришншй фаз1 з забрудньовачами.

При виршенш р1внянь матер1ального балансу визначеш кон-центрацп озону в рщшшш фаз{ на виход1 з тар1лки \ в газовш фаз1 на вход1 в тарику, а також концентраци забрудньовачш ..а вихсщ з тар^ки в рвдиш.

Наведена методика 1 алгоритм розрахунку реактора озонування. В реактор! використаш статшпп змшувач! з АКП для попереднього змццування озоно-повгтряно! сумш! 1 рЦини.

В результат! анал1зу еиергетичних витрат на проведения масообмшного процесу по розробленш методищ установлена дощльшсть введения додагково! енерги в апарат для штенси-фжаци перемшування 1, вщповщно, шдвшцення ефективност! масообмшного процесу. Розроблеш реактори озонування з до-датковим вводом енерги за рахунок енерги пов1тряного 1 р1дин-них потошв. Енерпя потоюв використовувалась для створення автоколивань, котр! суттево прискорювали процес масопереносу 1 Х1'м1'чно1 реакцп.

8. Експериментально-аналггичш дооидження процесу

електрох1м1чно1 очистки промислових розчишв в апаратах з авгоколиваннями фаз

Електрох1м1чна очистка розчишв, в тому числ! цукрових, суттево залежить вщ перемшування рщини у поверхт електро-да. Показана дощльшсть штенсифшацп процесу перемшування у поверхт електрода шляхом створення др1бномасштабних ви-хор1в в потощ рщини. 3 шею метою розроблеш ряд нових конструкщй електрох1м1чних апаралв з автоколиваннями фаз.

Дослщжений вплив електрох1м!чно1 обробки на властивосп бурякоцукрового соку (мал. 8) Губинихського цукрозаводу. Визначеш оптимальш параметри електрох1м!чно1 очистки. Показано, що витрати електрично! енерги I час обробки бурякоцукрового соку в апаратах запропоновано! конструкци на порядок менше, шж в апаратах вщомих 'конструкщй. Пщ час

о 10 20 30 Т. С

Малюнок 8. Залежшсть доброяк!сност! До соку ,в1д часу ЕХО: 1 — сш л!сля сульф1тац1Х; 2, 3, 4, 5 — дифузШний с1к; при Щ1Льност1 тока: 1 — 60 А/м2; 2 — 5; 3 — 18; 4 — 190; б — 70 А/мЛ

С,кг/и3'

8

4

5

Малюнок 9. Залежнють концентрацП' С дюксида вуглецю на виходЗ з сатуратору в1д тиску Р: 1,2 — при температур! 5 °С; 3,4 — 10 "С; 1,3 — 1з сатуратор! АСК; 2,4 — в сатуратор! з АКП.

2* • 19

обробки рН 1 температура соку суттево не змшювались. Для електрох1м1Чно! обробки використовувались апарати трубчато1 конструкци проточного типу з перфорованими електродами. Поперечне розташування в потощ рщини перфороваиих елек-трод1'в уявляе собою автоколивальну пдромехашчну систему, в яюй генеруються др1бномасштабш вихори.

При проведенш експериментальних дослщжень установлено, Що за допомогою струминно-вихорових електрох1М1'чних апара-т1в з нерозчинними електродами можливо б1льш ефективно проводит очистку промислових ст1чних вод до ГДК вщ розчин-них оргашчних I деяких неоргашчних забрудньовач1в, в тому числ1 фенолу, щаншив, родашщв, нафтопродукпв, карбамиду, ашшну, шшв важких метал1в.

На основ1 анал1зу дисипативно1 модел1 *масопередач1 \ про-цесу електроосаджування юшв металу, розглянутпх в працях украТнсьских 1 закордонних вчених, розроблена дисипативно-адсорбцюнна модель електроосадження юшв металу. Одержана анал!тична залежш'сть для розрахунку коефЫента масовъд-дач1 р осадження юшв на поверхш електроду.

де Fn=KP(En-Eu)/бдеш —сила протидшча перемвденшо ¡она через шар дипольних молекуля ¿¡ля поверхш електрода, Н; Ей-—напружешсть електричного поля в ДЕШ,. В/м; d — д1а-метр ¡она, м; А—коефщент; d0 — д1аметр сольватно\" оболон-ки, м; а — коефвдент; бдеш — товщина ЕШ, м; К — коефипент; Р — дипольний момент, Клм.

Сшвставлення результат розрахунку коефЫенту масови-дач1 з залежн]'стю (17) i експериментальними даними шдтвер-дило задовшьну точшсть розрахунку (похибка не битьше ±11%). Експерименти проведен! в апарат! з перфорованими електродами (катод з титану, анод з илатини). Внявлено, що 3i зменшенням д!аыетра отвора i зб^ьшенням швидкосп протоку рщини зменшуеться po3Mip Buxopie в потощ i, в1Дповщно, час оновлення поверхш контакту фаз у поверхш елетрода, що обумовлюе сз'ттеве збьтьшення коефщента масовщдачь

Запропонована технологична схема маловщходно! технологи промивки деталей гальвашчних виробництв. Розроблена мате-матична модель i алгоритм процесу промивку по безсточнш

схем!, а також методологш розрахунку електрсшкпчного апа-рату з1 створенням автоколивань.

9. Розробка 1 промислове впровадження масообмшноТ автоколивальноТ апаратури

Запропонована нова конструкция сатуратора, що розроблена на баз! стандартно! конструкцп сатуратора АСК, в яшй, при поеднанш процесу десорбцп пов1тря та абсорбцп вуглекислого газу в колон! насичення, при створент автоколивань за допомо-гою акустичних контактних пристро\'в досягнута 1нтенсиф1кацдя процесу масов1ддач!. Продуктивтсть нового сатуратора зросла в 2 рази, ступпш насичення безалкогольних напоТв вуглекислим газом зросла на 12% (мал. 9), маса сатуратора зменшена в 4 рази. Економ!чний ефект вщ впровадження одного сатуратора продуктившстю 6 м3/г нл Дн!пропетровському пивкомбь нат! «Днепр» був 86 тис. карбованшв в р!к в ц!нах 1990 р. По показниках потужност!, вартосп ! маси залропонована кон-струкщя сатуратора переважае ВС1 конструкци сатуратор1в, як1 серийно випускаються.

Розроблен! акустичш контактш пристро! для перфорованих тарьлок бшарбонатно! колони содового виробництва при внроб-ництв1 харчово! соди. В колош диаметром 2,4 автоколивання газового потоку сприяють зростанню Г! продуктивное™ на 12... 15%. Зменшена металоемшсть колони. Колона впроваджена на Лнсичанському содовому заводи

Розроблена сер!я нових конструкщй реактор!в озонування з акустичнимн контактными пристроями для озонування спчних вод та питно! води продуктившстю в1д 0,5 до 3000 кубометр^ на годину. Впровадження реактор1в забезпечило тдвн-щення якост! очистки води, зросла стуш'нь використання озону, зменшеш викиди озону в атмосферу, скороченш площ! п!д обладнання, скоротився час обробки рщини, покращена культура виробництва. Розроблено програмне забезпечення розрахунку реактор!в озонування.

Для обробки цукрового соку II сатураци розробленин новий зм1'шувач, який являе собою автоколнвальну п'дромехашчну систему. Змшувач встановлений в циркулящйшм контур! сатуратора. Пропускна здаттсть змшувача — до 1400 м3/годнну дифуз!йного соку. Застосування зм!шувача дозволяе покраща-ти очистку соку, збмьишти ступ!нь використання диоксиду ву1 • леця, вщповщно, зменшити викиди його в атмосферу.

Розроблена новая конструкшя сульф!татора для обробки сиропу, яка складаеться з багатосоплового ежектора ! змшу-

вача. Продуктившсть сульф!татора складае 100 м3/годину. 1нтенсиф1кац1я процесу в сульфггатор1 досягаеться за рахунок створення автоколивань в потощ 1 покращення перем!шуван-ня. Використання нових конструкций автоколивалыю! техшкп для сатураци 1 сульфкацп соку 1 сиропу дозволяв зменшитп викиди ншдливих газ1в в атмосферу, покращити очистку соку 1 сиропу, зменшиги втраги цукру.

Розроблеш нов1 конструкцп електрох1м1чних апарат1в," зм1-шувач1в, контактних пристро'Гв, реактор1в та шшого обладнан-ня з автоколивальними пристроями 1 впроваджеш в виробницт-во. Розрахунковий сумарний р1чний еколого-економ1чний ефект в1д впровадження цього обладнання складае бшьше 253 млрд карбованщв в щнах 1994 року.

ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТИ I ВИСНОВКИ

1. Розвинут1 1 обгрунтоваш теоретичн1 основи штенсифжа-ип масообмшних процессе при впливу автоколивань на контак-туюч1 фазн. В основу розрахунку параметров автоколивань по-кладений принцип в1дповщност1 параметр1в коливань характеристикам л1м1туючого р1вня, обумовлюючого основний ошр процесу об'екта впливу.

2. Проведене комплексне дослщження автоколивальних про-цеав 1 вивчений вплнв автоколивань на швидшсть масообмш-ного процесу.

3. Одержан! аналЬичш залежное™ для розрахунку пдродн-нам1чних параметр1в при конденсащйному способ! створення коливань, бародинам1чному об'емному кипшш, исевдорозр1д-женш насадки.

4. Показана можливкть створення автоколивань в газовому потощ, який проходить через низьконашрш акустичш контактж пристро!. Запропонована ф1зична модель, пояснююча причини вперше внявленого явшца зменшення гщравл1чного опору при проходженш газа через акустичний випромшювач з кольцевою резонуючою порожниною. Визначена аналшшна залежшсть частоти автоколивань акустичних вииромшювач1в В1Д конструк-тивних параметр1в випромшювача 1 властивостей газового сере-довнща.

5. Виявлено, що автокливання газового потоку сприяють змш 1щлыюст1 розпод1лу д1аметра барботажних бульок \ збйчь-шують швидкють '¿х створення. Показано, що при проходженш газу че*рез отв1р з швидкктю до 120 м/с, в1дсутне його витшан-ня струмнною. . ■ ;

6. Одержана аналггична залежшсть розрахунку пдравлш-ного опору зрошуваних клапаних тарщок з урахуванням пуль-суючого проходження газу через отвори таршок. Показано, що автоколпвання газового потоку чинять незначний вплив на змь пи пдравл!чиого опору пезрошувано! I зрошувапо'! клапаних таршок, перем1шування.

7. Розроблена параметрична модель перемшуванпя I запро-поновап! ушверсальш характеристики для оцшки статики 1 дина мшц процесу. Розроблена методика дослщжеппя процесу перемйпувашш. Одержан! анал!тич1п залежност! для розрахунку "часу 1 основних параметр1в процесу. Розроблена класифша-щя пристроУв для перемпнування ! аналшпна залежшсть для оптилизацЛ' енергетичних витрат в зм!шувачах. Визначеш опти-малып сшввшюшення розм'ф!в статичних змшувач!в. Показано, що для пщтрнмки високо! швидкост! процесу перемшуван-ня дощльно зменшити розм!р вихороутворювань з плином часу перемииування.

8. Запропонована ф1зична модель механизму впливу автоко-ливань газового потоку \ акустичних коливань в рщиш на ма-совщдачу в рщнншй фаз! систем газ—риина ! рщша — твер-де т1ло. Одержаш залежност! для розрахунку оптималышх акустичних параметр1в коливань 1 коефвдент масовщдач! шд вплнвом акустичних коливань. Розроблена дисипативна модель масопередач!. Виконаний анал1з дозволяе оптим1зувати умови проведения масообмшного процесу з урахуванням енерговитрат 1 параметр1в автоколивань.

9. Експериментально визначеш основш законом!рносп впливу акустичних коливань на масовщдачу в газов1й 1 р!диннш фазах при масопереноа в систем! газ—рщина. Установлене суттеве прискорення процесу масопереносу в систем! рщина— твердо тшо при створен! акустичних коливань конденсацшннм способом в процес! десорбщУ шкеля з юнообмшно! смоли.

10. Розроблена «ласифжащя масообмшноУ апаратури з ко-лпвальними режимами взаемодй" фаз ! запропонований ряд но-вих конструкщй тепломасообм!нних апарат1в ! контактних пристроУв.

11. Розроблен! нов! конструкцп апарат!в з АК'П, математич-на модель процесу, методика, алгоритм!чне ! програмне забез-печення розрахунку реактор1в озонування.

12. Визначеш основн! законом!рност! електрох!м!чного очищения бурякоцукрового соку, промислових епчних вод, електро-осадження юшв важких метал1в. Розроблен! дисипативно-ад-сорбщонна модель електроосадження ¡ошв металу, технолопч-

на схема маловщходно! технологи промивш деталей, матема-тична модель промивки деталей, ряд нових конструкцш елек-трох1м1чних апаратчв з автоколиваннями фаз.

13. Розроблсний 1 впроваджений ряд нових конструкцш масообмипю!' автоколивально! апаратури на шдприемствах харчовоТ, х1м1чно1 промисловосп 1 машинобудування. Викори-стання нових апарапв забезпечуе зниження енерго- 1 ¡матер1а-лоемюсть обладнання, зменшення плоил шд обладнання, зб1льшеш1я продуктивное™ апаратури, зменшення забруднення оточуючого середовнща, шдвищення культури виробництва. Розрахунковий еколого-економ1чний ефект в1д впровадження результата розробки складае бшьше 253 млрд карбованщв.

14. На баз! виконаних дослщжень 1 розробок здшснене р1- ■ шення пауково! проблемн, що сприяе ршеншо важливо\' народ-ногосподарсько! задач1 — удосконалення енерго- 1 ресурсо-сбер1гаючих технологи! \ масообмшноТ автоколивально! апаратури.

УМОВН1 ПОЗНАЧЕННЯ

К — коефвдент теплопередачу Вт/м2-К; Т—температуру К; рь — густина рщини, кг/м3; г) — коефщ1ент динам1чно1 вязкости Па • с; со — кругова частота, рад/с; V — об'ем, м3; ;М молярна маса, кг/моль; И — газова стала, Дж/К-моль; И — площа иоверхш, м2; Сь — швидккть звука ¡в рщиш, м/с; С—теп-лоемюсть, Дж/кг • К; г — питома теплота паротворення, Дж/кг; т — час, с; Е —швидюсть дисипацп енергн, Вт/м3; Д — коеф1-щеит молекулярно!" дифузп, м2/с; ро — густина газу, кг/м3; ф — газоутримання; о — коеф1щент поверхневого натягу, Н/м; \ук— швидккть газу, приведена до перер1зу колони м/с; д — при-швидчення вьтьного падшня, м/с2; Ьо—висота светлого шару рЬ дини, м; Н — висота газорЩиного шару, м; А Рт — пдравл1чннй ошр тар1лок, яш зрошуються, Па; q —заряд 1ону, Кл; Е — на-пружешсть електричного поля, В/м.

Основний змкт дисертацп опублковано в слщуючих роботах

1. Тищенко Г. П., Ермаков П. П., Хоменко Н. Д. ¡Применение новых (Материалов и конструктивных решений в пищевой промышленности / серия 13. Обзорная информация, ЦНИИТЭИПИЩЕ-ПРОМ. — М., 1985. — вып. 2. — 20 с.

а. Ермаков П. П., Сафаров А. Г., Журавлев В. С. Математическая модель процесса и расчет реактора озонирования воды// Обзор!! инф Сер. Актуальные вопросы химической науки и технологии и охраны окружающей среды. НИИТЭХИМ. — М., 1990. — Вып. 3. — 23 с.

3. Задор с кии В. М., Ермаков П. П., Мартынов В. Н„ Исследование влияния колебаний на продольное перемешивание в барбо-тажном секционированном реакторе // Процессы и аппараты производств химических реактивов и особо чистых веществ: Об. научн. трудов ИРЕА. — М„ 1984. — С. 57—64.

4. Исследование влияния барботажа пара на интенсификацию десорбции никеля из ионообменной смолы // Ермаков П. П., Бахарев А. В., Журавлей В. С. и др. // НИИТЭХИМ. — М. — 1989. — Вып. 1. -С. 1—5.

5. Ермаков П. П., Тищенко Г. П. ¡Методика расчета акустических контактных устройств для барботажных аппаратов / Эксплуатация, ремонт, защита от коррозии оборудования и сооружений, НИИТЭХИМ. — М., 1989. — Вып. 4. — С. 33—36.

6. Ермаков П. Л. Параметрическая модель перемешивания // У Ogolnopolskie Serninarium ni «Mieszanie». Lodz, .1989. — С. 49—53.

7. Ермаков П. П., Ермаков Н. П., Т:ищенко<Г. П. Расчет диаметра капель эмульсии // Эксплуатация, ремонт, защита от коррозии оборудования и сооружения. НИИТЭХИМ. — М., 1990. — Вып. 1. — С. 35—39.

8. Ермаков П. П., За до рек и и В. М. Теллообменные контактные устройства с автоколебаниями газового потока // Материалы VII Всесоюзн. конф. по тепломассообмену. — Минск, 1984. — т. 8. — С. 59— 64.

9. Ермаков II. П., 3 а до рек и й В. М. Экспериментальные исследования акустических и массообменных характеристик газожидкостных систем с автоколебаниями газового потока // ИФШ. — 1984. — Т. 47. — N° 3. — С. 450—453.

10. Ермаков 11. П., Задоре кий iB. М., Пушкин А. Г. Экспериментальное исследование акустических излучателей с кольцевой резонирующей полостью // ИФШ. — 1986. — Т. 50. — № 2. — С. 338.

11. Ермаков П. П. Смешивать, не перемешивая//ИР. —1985.— № 10. — С. 18—19.

12. Тищенко Г. П., Ермаков П. П., ¡Яресько В. П. Рациональное конструирование и модернизация против коррозийного п механического износа оборудования II Ферментная и спиртовая промышленность. — 1987. — № 1. — С. 28—31.

13. Ермаков П. П., Тищенко Г. П., Литвиненио iH. В. Интенсификация процесса сатурации воды // Пищевая промышленность. — Киев. — 1988. — № 1. — С. 44—46.

14. Ермаков П. П., Тищенко Г. П. Реактор для обработки воды озоном // Пищевая промышленность, М. — 1988. — № 8. — С. 39—41.

15. Значно внпдшший enoeiö. Електрох1м1чне очищения цукровм^-них р)Дин / врмаков П. iL, Бахарев А. ;В., Тищенко Г. П. та шш. ,'/ АПК: Наука, техШка, практика. К. — 1989. — № 12. — С. 30.

16. Ермаков II. П., Сафаров А. Г. Оптимизация энергетических затрат в смесителях // Известия вузов. Машиностроение. — М., 19-90. — № 5. — С. 159—160.

17. Ермаков II. П., Тищенко Г. П. Расчет времени перемешивания // Пищевая промышленность. — М., 1990. — № 9. — С. 42.

18. Ермаков П. П. Диссипативно-адсорбционная модель электроосаждения ионов металла // Известия вузов. Химия и химическая технология, Иваново. — 1990. — Вып. 4. — Т. 33. — С. 66—70.

19. Ермаков II. П. Интенсификация процесса массопередачи в системе жидкость — твердое // Известия вузов. Химия и химическая технология, Иванозо. — 1990. — Выл. 5, т. 33. — С. 122—124.

20. Ермаков П. ,П„ Тищенко Г. ¡П. ¡Интенсификация массопередачи при воздействии акустических колебаний // Пищевая промышленность. — М„ 1991. -- № 6. — С. 43—'44.

21. Ермаков П. П. Влияние воздействия акустических колебаний на процесс массопередачи // ТОХТ. — М., 1991. — т. 25. — С. 198 — 203.

22. А. с. 423481 СССР, МКИ BOI ДЗ/ЗО. Клапанная тарелка / П. П. Ермаков. — № 17475331/23-26; Заявлено (14.02.72; Опубл. 15.04.74, Бюл. № 14. — 2 с.

23. А. с. 429825 СССР, МКИ В01Д 3/30. Аппарат для процессов тепломассообмена / Г1. П. Ермаков. — № 1778225/23; Заявлено 27.04. 72; Опубл. 30.05.74, Бюл. № 20. — 2 с.

24. А. с. 626786 СССР, МКИ ¡В01Д 3/32. Тепломассообменный аппарат / XI. П. Ермаков. — № 2351699/23-26; Заявлено 27.04.76; Опубл. 05.10.78, Бюл. № 37. — 2 с.

25. А. с. 671826 СССР, МКИ В01Д ¡3/30. ¡Контактное устройство для тепломассообмешшх аппаратов/П. .П. Ермаков.—№ 2352843/23-26; Заявлено 27.04.76; Опубл. 05.07.79, Бюл. № ¡25. — 2 с.

26 А с. 709107 СССР, МКИ В01Д 6/30. Тепломассообменный аппарат / П. П. Ермаков. — Kg 2345009/23-26; Заявлено 06.04.76; Опубл. 15.01.80, Бюл. №2.-3 с.

27 А. с. 816483 СССР, МКИ В01Д 3/30. Клапанная тарелка / П. П. Ермаков, В. А. Анистратенко. — № 2782139/23-26; Заявлено 20.06.79; Опубл. 30.03.81, Бюл. № 12. — 3 с.

28. А. с. 1005811 СССР, МКИ В01Д 3/32. Клапанная тарелка / П. П. Ермаков. № 3357588/23-26; Заявлено '.27.11.81; Опубл. 23.03.83, Бюл. № 11. — 2 с.

29. А. с. 1005814 СССР, МКИ В01Д 3/32. -Контактное устройство для тепломассообмеиных аппаратов /П. ,П. Ермаков. — № 3365039/2326; Заявлено 11.12.81; Опубл. 23.03.83, 'Бюл. ¡№11.-2 с.

30. А. с. 1015122 СССР, МКИ Б04Д 13/06. Электромагнитный насос / П. П. Ермаков. — A;j 3343991/25-06; Заявлено 08.10.81; Опубл. 30.04.83, Бюл. № 16. — 2 с.

31. А. с. 1018665 СССР, МИ В01Д 3/30. Клапанная тарелка / П. II. Ермаков. — № 3353945/23-26; Заявлено 18.11.81; Опубл. 23.05.83, Бюл. № 19. — 2 с.

32. А. с. 1018666 СССР, МКИ В01Д 3/30. Клапанная тарелка / П. П. Ермаков. — Кг 3362481-23-26; Заявлено 10.12.81; Оулбл. 23.05. 83, Бюл. № 19. — 2 с.

33. А. с. 1037:927 СССР, МКИ ВОЩ 3/30. Контактное устройство /П. П. Ермаков, В. М. Задорский. — № 3445168/23-26; Заявлено 28.05. 82; 'Опубл. 30.08.83, Бюл. № 32. — 2 с.

34. А. с. 1040313 СССР, МКИ F28F 1/10. Теплообменная труба/ Г. А. Ткач. В. М. Задорский, П. П. Ермаков и др. — № 3447860/24 06; Заявл. 23.05.82; Опубл. 07.09.83, Бюл. № 33. — 2 с.

35. Л. с. 1057052 СССР, МКИ В01Д ¡3/30. Клапанное контактное устройство / Г1. П. Ермаков, В. М. Задорский. — № 3445159/23-26; Заявлено 28.05.82; Опубл. 30.11.83, Бюл. № 44. — 2 с.

36. А. с. 11114431 СССР, МКИ ВОЩ 3/30. Клапанное контактное устройство / П. П. Ермаков, В. М. Задорский, В. С. Журавлев. —

№i3464537 У 23-26; Заявлено. 05.07.82; Опубл. -23.09.84, Бюл. № 35,— 2 с.

37. А. с. 1L254Q1 СССР, МКИ Р28Д 7/00. Кожухотрубный теплообменник / П. П. Ермаков, В. М. Задорский, В. М. Фрумин и др. — № 3607205/24—06; Заявлено 17.06.83; Опубл. >23.11.84, Бюл. № 43,— 4 с.

38. А. с. 1134226 СССР, МКИ BOIF 7/00. Перемешивающее устройство для мидких сред / П. II. Ермаков, В. :М. Задорский.—№ 3503499/ 23-26; Заявлено 22.10.82; Опубл. 15.01.85, бюл. № 2. — 2 с.

39. А. с. 1134212 СССР, МНИ ВОЩ 3/30. Клапанное контактное устройство для тепломассообменных аппаратов / П. 'П. Ермаков, В. М. Задорский. — № 3444481/23-26; Заявлено 28.05.82; Опубл. 15.01.85, Бюл. № 2. — 2 с.

40. Л. с. 1130391 СССР, МКИ BOIF 7/18. Перемешивающее устройство / П. П. Ермаков, И. Ф. Степанец, В. М. Задорский и др. — № 3655650/23-26; Заявлено 26.10.83; Опубл. 23.12.84, Бюл. № 47. — 2 с.

41. А. с. 113'99i34 СССР, МКИ F23ß 11/34. Акустическая форсунка / П. П. Ермаков. — № 3267136/24-05; Заявлено 09.02:81; Опубл. 15.02.85, Бюл. № 6. — 2 с.

42. А. с. 1143433 СССР, МКИ ВОЩ 3/30. Контактное устройство / П. Г1. Ермаков, В. М. Задорский. — № 3598386/23-26; Заявлено 27.05.83; Опубл. 07.03.83, Бюл. №9.-3 'с.

43. А. с. 1143432 СССР, МКИ ВОЩ 13/30. Клапанная тарелка / П. П. Ермаков. — № .3387627/23-26; Заявлено 105.07.82; Опубл. 07.03. 85, Бюл. № 9. — 3 с.

44. А. с. ¡1190180 СССР, МКИ F28F 9/00. Штуцер теплообменного аппарата / Г. А. Ткач, П. П. Ермаков, В. 'М. Фрумин и др. — № 3701152/24-06; Заявлено 17.02.84; Олубл. 07.11.85, Бюл. № 41,— 2 с.

45. А. с. 1233925 СССР, МКИ BOIF 3/08. Диспергатор / П. П. Ермаков, JI. II. Рева, Б. И. Курииский. — № 38:13649/23-26; Заявлено 20.11.84; Опубл. 30.05.86, Бюл. № 20. — 2 с.

46. А. с. 1171046 СССР, МКИ ВОЩ 3/30. Тепломассообменный аппарат / А. И. Сокол едко, П. П. Ермаков, И. Ф. Степанец и др. — № 3663134/23-26; Заявл. 09.11.83; Опубл. 07.08.85, Бюл. № 29, —3 с.

47. А. с. 1-30147,1 СССР, МКИ ВОЩ 53/20. Насадка. / П. П. Ермаков, -В. М. Задорский, Г. П. Тищенко. — № 3885066/31-26; Заявлено 16.04.85; Опубл. 07.04.87, Бюл. № 13. — 2 с.

48. А. с. 1326325 СССР, МКИ BOIF 5/00. Перемешивающее устройство / П. П. Ермаков, Н. П. Ермаков, -Б. И. Куринскнй. — № 3858851/31-26; Заявлено 21.02.85; Опубл. 30.07.87, Бюл. № 28,— 2с. - • -

49. A.c. 1502483 СССР, МКИ C02F 1/78. Реактор озонирования/ В. С. Журавлев, П. П. Ермаков, И. А. Белобров и др. — № 4228616/ 23-26; Заявлено 15.04.87; Опубл. 4.08.89, Бюл. № 31. — 3 с.

Ермаков П. И. Автоколебательная массообменная аппаратура пищевой промышленности.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических ¡наук по специальности 05.18.12 — процессы, машины и агрегаты пищевой промышленности. Украинский государственный университет пищевых технологий, Киев, 1994.

Защищается 64 научные работы и 29 авторских свидетельств, которые содержат теоретические и экспериментальные исследования интенсификации массоабмениых процессов при создании автоколебаний » газовой и жидкой средах с помощью статических акустических устройств.

Установлено существенные ускорения процесса массопереноса в системах газ—жидкость, жидкость — твердое тело при .создании акустических колебаний, предложены физические и математические модели процессов массопередачи, перемешивания, создания акустических колебаний. Осуществлено промышленное внедрение аппаратов с предложенными акустическими устройствами, приводятся данные о их эффективности в процессе эксплуатации.

Ключов1 слова:

акустика, коливання, контактш пристро!', масоперенос, пдродшщмп;а.

Ermakov P.P. Autooscillaible massoxchange apparatus of food industry.

Dissertation is on competiton for a doctor's degree of technical sciences by speciality 05.18.12 - processes, machines and aggregates of Food industry, Ukrainian state University of food technology, Kiev, 1994.

It is defend 64 scientific work's and 29 certificate of author, which contains thcorctical and experimental research by intensification massexchange processes when createau-tooscillaible in gas and liguid whith the help of statical acoustic device.

Determine essential acceleration of process masstransfer in sistern's gas-liguid, liguid-solid when create acoustic os-cillaible, offer physical and mathematical model's of processes masstransfer, mixture, creation acoustic oscillaible. Reailze industrial inculcation of apparatuses with offer acoustic do-vice, bring information about theirs efficiency in the process exploitation.