автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Повышение эффективности ультразвуковых процессов и аппаратов на базе согласования параметров компонентов электроакустических систем и технологических сред

Савин Игорь Игоревич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ НА БАЗЕ СОГЛАСОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД

Специальность 05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Бийск - 2006

Работа выполнена в Бийском технологическом институте (филиале) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Хмелев Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Боднарь Троян Аврелович,

кандидат технических наук Антохов Сергей Владимирович

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие «Федеральный научно-производственный центр «Алтай» (г. Бийск, Алтайский край)

Защита состоится 4 июля 2006 г. в II00 часов на заседании диссертационного совета К 212.004 03 в Бийском технологическом институте (филиале) .' существенного образовательного учреждения высшего профессиональною образования «Алтайский государственный технический университет им И И Ползунова» по адресу: 659305, Алтайский край, г Бийск, ул. Трофимова, 27.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Бийского технологического института (филиала-* государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический универси гет да'. И.И. Ползунова».

Автореферат разослан 3 июня 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Светлов С. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из путей интенсификации, стимулирования и оптимизации процессов химических технологий является применение ультразвуковых (УЗ) колебаний высокой интенсивности. Эффективность УЗ воздействия определяется интенсивностью и объемной плотностью энергии УЗ колебаний, вводимых в технологические среды.

Практически реализуемые в настоящее время с помощью УЗ колебаний процессы химических технолошй не характеризуются максимально возможной скоростью отдельных процессов или не обеспечивают выход максимально возможного количества конечного продукта по сравнению с результатами, достигаемыми при экспериментальной отработке технологий в лабораторных условиях.

Причина низкой эффективности УЗ технологий заключается в том, что УЗ колебания приводят к непрерывным изменениям (структурным, количественным, качественным) в технологических средах и нарушают исходно установленные условия оптимальной передачи УЗ колебаний

Для ввода УЗ колебаний в технологические среды используются ультразвуковые технологические аппараты (УЗТА), состоящие из двух основных узлов- электронного генератора (ЭГ), формирующего электрические колебаний УЗ частоты, и ультразвуковой колебательной системы (УЗКО), обеспечивающей преобразование энергии электрических колебаний в энергию УЗ колебаний и осуществляющей взаимодействие с технологической средой. Ввод максимальной энергии УЗ колебаний в технологические среды обеспечивается только при условии оптимального согласования параметров компонентов УЗТА (ЭГ и УЗКС) и технологической среды.

Взаимодействие УЗТА со средой носит сложный двухсторонний характер и требует постоянной перестройки аппарата для обеспечения максимального ввода энергии УЗ колебаний в технологические среды. Необходимость непрерывной перестройки обусловлена тем, что интенсивность УЗ воздействия столь высока (10.. 100 Вт/см2), что изменения свойств технологической среды происходит с высокой скоростью в сравнительно широких пределах.

Причина невозможности ввода максимально энергии УЗ колебаний в технологические среды обусловлена тем, что в известных типах УЗТА подстройка параметров с учетом изменения свойств технологических сред либо не реализуется, либо реализуется недостаточно совершенно.

В связи с этим, проблема повышения эффективности процессов химических технологий за счет создания УЗТА, способных обеспечить ввод в технологическую среду (при изменениях ее физических параметров) максимально возможной энергии УЗ колебаний, считается актуальной.

Цель работы - Повышение эффективности процессов химических технологий, реализуемых за счет применения УЗ колебаний высокой интенсивности, путем создания УЗТА, обеспечивающих в автоматическом режиме максимальное энергетическое воздействие технологические среды в условиях изменения их физических

на различные_

г^арвипрсЩИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петербург ОЭ Ш^лжхбЬЧ

Задачи исследования:

- для выявления причин, ограничивающих ввод ультразвуковых колебаний в технологические среды, разработать модель взаимодействия ультразвукового аппарата и технологической среды, учитывающую изменение ее физических параметров,

- на основании разработанной модели выявить пути повышения эффективности ультразвуковою воздействия на различные по свойствам технологические среды;

провести экспериментальные исследования, направленные на подтверждение правильности разработанной модели, определение границ применимости ультразвуковых аппаратов, построенных по известным ранее принципам,

- предложить и разработать способ управления ультразвуковым аппаратом на основе перестройки параметров его компонентов для оптимизации их согласования с параметрами технологических сред, предложить методику расчета необходимых диапазонов изменения перестраиваемых параметров,

- подтвердить эффективность применения разработанного способа управления работой ультразвукового аппарата испытаниями на модельных средах и при осуществлении процесса ультразвуковой сушки хлопкового волокна.

Объекты и методы исследования, Объектами исследования являются процессы химических технологий, реализуемые за счет ввода в технологическую среду УЗ колебаний высокой интенсивности, и ультразвуковые технологические аппараты для их реализации. В ходе выполнения работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования, направленные на решение поставленных задач.

Научная новизна:

- разработана модель взаимодействия ультразвукового технологического аппарата и технологической среды, учитывающая влияние ее свойств (плотность, скорость звука, вязкость) на режим преобразования и ввода энергии ультразвуковых колебаний;

- впервые предложен способ автоматического управления ультразвуковым аппаратом, позволивший, за счет оптимального согласования параметров его компонентов с параметрами технологических сред, обеспечить ввод в различные по свойствам среды максимально возможной энер1ии ультразвуковых колебаний;

- предложена методика определения необходимых для оптимального согласования с параметрами технологических сред диапазонов перестройки параметров ультразвуковых аппаратов;

Практическая значимость:

- выявлены причины, снижающие эффективность реализации ультразвуковых процессов химических технологий, обусловленные отсутствием или несовершенством в известных ультразвуковых аппаратов

средств и систем компенсации влияния изменений параметров технологических сред, подвергаемых ультразвуковому воздействию, на режим ввода энер1 ии колебаний в технологические среды;

- на основании теоретических и экспериментальных исследований предложен способ автоматического управления ультразвуковым аппаратом, обеспечивающий ввод в технологические среды максимально возможной энергии ультразвуковых колебаний;

- разработаны ультразвуковые аппараты для реализации процессов химических технологий, позволившие повысить их эффективность за счет увеличения о&ьемной плотности энергии ультразвуковых колебаний, вводимых в технологические среды.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на конференциях Siberian Russian Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2004, EDM'2005 (Novosibirsk), IV - VI Всероссийской научно-практической конференции «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленное™ и научных исследованиях (ИАМП)» (г. Бийск, 2004 - 2005 гг.), второй международной электронной научно-технической конференции «Технологическая системотехника - 2003» (сентябрь - октябрь 2003 года, Тульский государственный университет), «Современные проблемы радиоэлектроники» (май 2006 года, Красноярский государственный технический университет).

Материалы диссертации являются составной частью конкурсной работы «Развитие научных основ повышения эффективности ультразвуковых технологий, разработка и организация производства ультразвуковых технологических аппаратов», отмеченной премией Правительства Российской Федерации в области науки и техники для молодых ученых в 2005 году.

Положения, выносимые на защиту:

- модель взаимодействия ультразвукового технологического аппарата и технологической среды, учитывающая влияние ее свойств (плотность, скорость звука, вязкость) на режим преобразования и ввода энергии ультразвуковых колебаний и позволившая определить пути повышения эффективности ввода ультразвуковых колебаний в различные по свойствам технологические среды;

- способ автоматического управления ультразвуковым аппаратом на основании перестройки параметров его компонентов для оптимизации их согласования с параметрами технологической среды и методика расчета требуемых диапазонов перестройки параметров;

- результаты испытаний практической реализации преодоленного способа автоматического управления ультразвуковым аппаратом на модельных средах, позволившие подтвердить правильность решений, положенных в основу разработанного способа управления;

- обоснование эффективности применения разработанных ультразвуковых аппаратов, реализующих предложенный способ управления при реализации процесса сушки хлопкового волокна.

Публикации. Основные материалы диссертации изложены в 11 печатных работах, в том числе в 2-х патентах.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и результатов, списка литературы из 100 наименований и содержит 126 страниц машинописного текста.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, состояние проблемы, сформулированы цель работы и задачи исследований.

В первом разделе рассмотрен ряд процессов химических технологий, реализуемых с помощью УЗ колебаний в гетерогенных средах: экстракция, I эмульгирование, диспергирование, мойка и очистка, сушка, пропитка. Рассмотрены физические эффекты, возникающие в жидкости при распространении акустической волны высокой интенсивности (эффекты второго порядка)- акустические течения, кавитация, пандеромоторные силы, флотационный эффект, микроструйки жидкости, ударные волны, выпрямленная диффузия Основным вторичным эффектом, являющимся движущей силой большинства процессов УЗ химических технологий, является кавитация. Обобщенный критерий эффективности УЗ воздействия на жидкие и • жилкодисперсные технологические среды - ввод такого количества акустической энергии в технологическую среду, которая обеспечит режим развитой кавитации в наибольшем объеме. Для водных сред при атмосферном давлении и температуре в пределах 20..60°С. интенсивность первичной акустической волит-, обеспечивающая режим развитой кавитации, лежит в пределах от 2 Вт/см2 до 10 Вт/см2. В случае, когда имеется запас по мощности акустического излучения, скорость УЗ обработки увеличивают за счет увеличения площади излучения и воздействия на больший объем. Следовательно, эффективное г ь УЗ технологического воздействия ест ь функция мощности акустического излучения, вводимого в технологическую среду.

УЗ воздействие на техне тэгические среды осуществляется с использованием специальных устрой' тв ультразвуковых технологических аппаратов (УЗТА). УЗТА представляй собой электроакустическую систему (ЭАС), состоящую из электронного "нератора (ЭГ), ультразвуковой колебательной системы (УЗКС) и технолшического объема. ЭГ осуществляет преобразование энергии электрической се1И в энергию электрических колебаний УЗ частоты УЗКС осуществляет преобразование энергии электрических колебаний УЗ частоты в упругие механические колебания, их трансформацию и ввод в технологическую среду, находящуюся в технологическом объеме.

В настоящее время УЗТА химико-технологического назначения выпускаются в России и за рубежом. При этом, несмотря на различие их функциональных применений и технической реализации, все они строятся по единому принципу. Основные параметры УЗТА- рабочая частота, выходная акустическая мощность, к.п.д.

Центральным звеном воздействия УЗТА и технологической среды является УЗКС. С одной стороны она акустически связана с технологической средой, с другой стороны - электрически связанной с ЭГ. Практически все изменения (структурные, качественные, количественные), происходящие в технологической среде, отражаются на колебательных характеристиках УЗКС: резонансной часто!е, добротности. Изменение колебательных характеристик УЗКС вызывает изменение ее входного электрического сопротивления. С другой стороны, ввод энергии УЗ колебаний в технологические среды вызывает изменения их физических параметров. На рисунке 1 представлена схема, иллюстрирующая связь изменений параметров технологических сред и действующих факторов УЗ воздействия

Плотность ~

1' \lfopoHeapv реди | "ЛЙеися/кшшие фскгорь,

П Н'оброят чзгетчые щсмарч | I Ох?вяипо изпегыгье осршяр*

Вязкость —

¡1

Рисунок 1 Схема связи изменения параметров технологических сред и действующих факторов УЗ воздействия

Параметром, обобщающим воздействие среды на колебательный режим УЗКС, является акустическое сопротивление - отношение звукового давления и объемной колебательной скорости частиц среды. Акустическое сопротивление - комплексная величина. Действительная (или активная часть) акустического сопротивления характеризует потери энергии на излучение и преодоление трения в среде и определяет колебательную добротность УЗКС Мнимая (или реактивная) часть связана с реакцией сил инерции (масс) или упругости (гибкости) и определяет частоту резонанса УЗКС. В УЗТА известных типов влияние изменения частоты резонанса и колебательной добротности УЗКС на величину энергии УЗ колебаний, вводимых в технологическую среду, может быть скомпенсировано автоматической подстройкой частоты и действующего значения выходного напряжения ЭГ При этом не учитывается изменение комплексного входного сопротивления УЗКС Поэтому при изменениях, происходящих в технологических средах под воздействием УЗ колебаний, начальные условия согласования параметров ЭГ и УЗКС нарушаются В результате мощность электрических колебаний, подводимых к входу УЗКС, снижается, что обуславливает снижение энергии УЗ колебаний, вводимых в технологическую среду и эффективность реализации технологического процесса.

Необходимость повышения эффективности УЗ процессов и аппаратов, требования к энергетическим параметрам УЗ воздействия, недостатки известных типов УЗТА позволили сформулировать основные пути повышения эффективности УЗ процессов за счет создания УЗТА, способных обеспечивать

оптимальные условия согласования параметров ЭГ и УЗКС в условиях изменений, происходящих в технологических средах.

Второй раздел посвящен исследованиям, конечной целью которых является выработка требований к оптимальным условиям ввода УЗ энергии в технологические среды на базе согласования параметров компонентов УЗ'ГА и технологической среды

Первый подраздел посвящен построению модели взаимодействия УЗ'ГА и технологической среды, учитывающей изменение ее параметров (плотность, вязкость, скорость распространения акустических волн).

Параметры технологической среды и УЗКС могут быть представлены эквивалентными им электрическими величинами, используя метод электромеханических аналогий (МЭМА) Мэзона Такой подход позволяет применить для теоретического анализа хорошо отработанный математический аппарат теории электрических цепей. Согласно МЭМА, колеблющаяся масса замещается индуктивностью, гибкость механической системы - электрической емкостью, механическое сопротивление - электрическим сопротивлением, сила - электрическим напряжением, колебательная скорость - током.

На рисунке 2 представлена эквивалентная электрическая схема УЗКС, взаимодействующей стехнологическойсредой._________

УЗКС Излучатель Технологическая среда

Электрическая детдь 1

1?иЗЛ R6m —[^Н

'Механическая детбь"

_1

Рисунок 2 - Эквивалентная схема замещения УЗКС, взаимодействующей с технологической средой Величины ¿А , Ск, Як относятся к несменным частям УЗКС и при анализе могут считаться постоянными Индуктивность ¿И эквивалент массы сменного излучателя, присоединяемого к несменным частям УЗКС. Величины !хр , с\р , Вип и К,т1 являются эквивалентами акустических параметров технологической среды, которые в процессе УЗ воздействия подвергаются изменениям. Идеальный трансформатор 77 является эквивалентом пьезоэлектрического преобразователя Идеальный трансформатор Т2 является эквивалентом акустического концентратора УЗКС, идеальный трансформатор ТЗ является эквивалентом участка перехода УЗКС - технологическая среда. Элементы, являющиеся эквивалентами неэлектрических величин, условно сгруппированы в «механическую ветвь» эквивалентной схемы В эквивалентной схеме также присутствуют две чисто электрические величины: собственная электрическая емкость пьезоэлектрического преобразователя Сэ и сопротивление его диэлектрических потерь Яэ.

В результате анализа эквивалентной схемы замещения установлено, что основные параметры УЗКС, определяющие режим взаимодействия ее с ЭГ, такие как частота резонанса, приведенное к электрическому входу УЗКС общее акустическое сопротивление системы УЗКС - технологическая среда, комплексное входное электрическое сопротивление УЗКС при работе в режиме резонанса определяются в соответствии с выражениями (1) - (3)-

¡<м = т+ + О), (2)

К1

2^=^/(1+/ 2^-СА), (3)

Электрические эквиваленты неэлекгрических величин, входящие в выражения (1) - (3), в рамках представленной модели определяются из соотношений (4) - (6).

Сопротивление к,и1 связанное с затратами энергии на излучение в технологическую среду, в рамках настоящей модели определяется следующим выражением:

= Рср 'Сср «3, (4)

Индуктивность !,ср являющаяся эквивалентом массы участка среды, соколеблющегося с излучателем, определяется выражением:

. _ Рср ■ Сер ,

ср~ Та '

При воздействии в условиях отсутствия кавитации значение коэффициента ls лежит в пределах 0,5 .1, при воздействии в условиях кавитации ->0. В связи с тем, что при движении излучателя УЗКС в жидких и газовых средах реакция сил инерции среды существенно больше реакции сил упругости емкость Сср , являющаяся эквивалентом сжимаемости среды, из расчетов исключена.

Ввиду отсутствия точной электрической аналогии турбулентного движения жидкости эквивалентное сопротивление вязкого трения может быть оценено лишь приблизительно. В рамках настоящей расчетной модели значение сопротивления яд/ , являющееся эквивалентом затрат энергии на преодоление сил вязкого трения, определяется следующим выражением:

Кт = Сх'5Ъ^Рср ср со„ > (6)

При составлении выражения (6) было принято допущение, что движение излучателя УЗКС может быть рассматриваться как движение цилиндрического поршня малого.

Коэффициент трансформации идеального трансформатора 77 есть отношение электрического напряжения, приложенного к обкладкам жестко закрепленной пьезоэлектрической пластины, к значению силы, развиваемой преобразователем:

Я,

Использование коэффициента А', позволяет численно приравнять значения исходных неэлектрических величин и их электрических эквивалентов

Значения коэффициентов трансформации эквивалентных идеальных трансформаторов 77 и ТЗ определяется из выражений (8)-(9):

(8) (9)

Для ступенчато-экспоненциальных и ступенчато-радиальных УЗ концентраторов значение 9 = 0 8 0 9.

Для определения влияния параметров технологической среды на величину энергии УЗ колебаний, вводимых в технологическую среду, было рассмотрено взаимодействие УЗКС и ЭГ.

На рисунке 3 представлены две типовые эквивалентные электрические схемы УЗТА. Электронный генератор представлен источником переменной ЭДС. Форма переменной ЭДС - прямоугольная. УЗКС представлена параллельным включением элементов Сэ и Им Элементы /,, . с, , 12 , Сд„, являются электрическими и образуют устройство согласования ЭГ и УЗКС. Назначение этого устройства - задерживание высших гармоник ЭДС прямоугольной формы и компенсация реактивной составляющей комплексного электрического сопротивления УЗКС.

РозЬетЬпенныи восток

| и

^Д- ИсрсзШЗмннм ' [ О 1

Генератор

I

т

а) б)

Рисунок 3 - Эквивалентные электрические схемы ультразвуковых технологических аппаратов

Эквивалентное сопротивление нагрузки генератора при использовании схемы, представленной на рисунке За, определяется выражением:

Яд,

-т-И £1 -

(10)

1 + {в>С2ЯмУ I и(о>-СгЯм)\ где м = 7кГ - циклическая частота выходного напряжения ЭГ, рад/с. С2 = С3 + Сдпп - эквивалентная электрическая емкость разветвленного участка устройства согласования, Ф.

Эквивалентное сопротивление нагрузки генератора при использовании схемы, представленной на рисунке 36, определяется выражением:

где рх = V'/-,! - характеристическое сопротивление колебательного контура ЫС1, Ом; щ = \Цц -С, - циклическая частота резонанса колебательного контура 1ЛС1, рад/с; р2 - ч/£2 /С2 - характеристическое сопротивление колебательного контура Ь2С2, Ом; = 1 / Щ~С2 - циклическая частота резонанса колебательного контура Ь2С2, рад/с.

В соответствии с разработанной моделью мощность УЗ колебаний, вводимых в технологическую среду, определяется выражением:

Р^ {кЖ^+^/^к+к';Щ^+Л.Л (12)

Разность фаз первых гармоник тока и напряжения на выходе ЭГ определяется выражением:

' = ™<1П,(%2.))- (13)

Максимальная мощность УЗ колебаний, вводимых в технологическую среду, ограничивается мощностью, рассеиваемой на оконечных транзисторах и к. п.д. оконечного каскада электронного генератора. Потери энергии в оконченных каскадах ЭГ, работающих в режиме переключения, складываются из двух составляющих - статических потерь на внутреннем сопротивлении открытых транзисторов и динамических потерь на сопротивлении гранзисторов в моменты переключения:

+ ^ (14)

п

Таким образом, в результате анализа модели установлено, что ввод максимальной энергии УЗ колебаний в технологическую среду и минимальная мощность потерь энергии в ЭГ достигаются при условии равенства нулю разности фаз выходного тока и выходного напряжения ЭГ. Эта величина может служить количественной мерой степени согласования параметров ЭГ и УЗКС в условиях изменения параметров технологической среды.

Из анализа модели также следует, что оптимальные значения параметров элементов ¿,, С,, 1г, Сдпп могут быть определены в зависимости от параметров технологических сред по выражению (15), для УЗТА, построенных по схеме, представленной на рисунке За, и по выражению (16) - (17), для УЗТА, построенных по схеме, представленной на рисунке 36.

1 + 4я-2/2Ям(Сэ + Сдоп)2 ' (15)

Ц=/^21 с,' (16)

и

^ = У^/(СЭ+Сд0пу (17)

Значения величин / и Ям определяются из выражений (1) и (2) соответственно.

Из выражений (15) - (17) следует, что для обеспечения ввода максимальной величины энергии УЗ колебаний в технологические среды в условиях изменения их параметров требуется осуществлять перестройку параметров компонентов /,,, С, , Ь2, Соап, обеспечивая наилучшие условия согласования параметров УЗКС и ЭГ. В известных типах УЗТА возможность такой перестройки отсутствует, поэтому реальное значение величины энергии УЗ колебаний, вводимых в технологическую среду, всегда меньше максимально возможного.

Второй подраздел посвящен экспериментальному исследованию процесса ввода УЗ колебаний в различные по свойствам технологические среды. Для этого создана специализированная экспериментальная установка, представляющая собой ЭАС для ввода в технологическую среду УЗ колебаний высокой интенсивности. Экспериментальная установка включает в себя ЭГ, УЗКС, средства согласования их параметров и средства контроля параметров ЭАС в ходе осуществления УЗ воздействия. Для обеспечения переносимости результатов, полученных с использованием экспериментальной установки, на реальные УЗТА,' ЭГ, УЗКС, средства их согласования реализованы с применением элементной базы и технических решений, аналогичных применяющимся в лучших образцах отечественных и зарубежных УЗТА с выходной мощностью до 1 кВт. С использованием созданной установки был осуществлен ряд экспериментов, позволивших подтвердить адекватность предложенной расчетной модели и установить реальные границы изменения параметров ЭАС в условиях изменения параметров технологических сред и их влияние на режим ввода энергии УЗ колебаний в технологическую среду.

Эксперименты выполнялись с использованием модельных сред, выбор которых обусловлен необходимостью охвата наиболее широкого диапазона их параметров. В ходе осуществления УЗ воздействия выполнялся контроль следующих параметров электроакустической системы: , сэ , / ф , Г'вых (выходная мощность). Для проверки адекватности модели осуществлялось сравнение расчетных величин <р и Ки с полученными экспериментально Включение ЭГ и УЗКС в экспериментальной установке осуществлялось по схеме, представленной на рисунке За Параметры элементов устройства согласования не регулировались.

Параметры элементов /., и СД011 в ходе эксперимента оставались постоянными. Воздействие на среду осуществлялось с полуволновой пьезоэлектрической УЗКС со сменными излучателями диаметром 20 мм и 25 мм. Результаты представлены в таблице 1.

Расхождения теоретических и экспериментальных данных не превышают 9%, что подтверждает адекватность модели.

Таблица 1 - Результаты экспериментального исследования. В числителе указаны значения, полученные при использовании излучателя диаметром 20 мм, в знаменателе - 25 мм_ _ _

Тип технологической среды, /?„, Ом С,, нФ /■кГц V, град <р, град K,¡, эксп Кц, расч Уаы\ Вт,

условия ввода УЗ колебаний эксп расчете

Вощух 530/ 4,16/ 22 3/ 4/ 51 1 1/ 1,1/ 30»/

580 4,63 70,9 0 0 1,1 1,13 30*

Вода (в условиях кавитации) 660/ 4,78/ 21 У/ 4/ 6/ 1 2/ 1,16/ 116/

890 5,26 20 0 20 21,5 1,2 1,2 89

Масло моторное, класс 810/ 5,46/ 21,4/ 19/ 18/ 1,2/ 1,22/ 97/

вязкости SAI 10W40 (в 1220 5,33 194 32 35 1,2 1,21 57

условиях кавитации)

Ввод колебаний в твердый 930/ 6/ 20 3' 27/ 25/ 1,4/ 1,26/ 87/

материал (дерево) 1630 5,35 184 42 46 I 3 1,26 40

Ввод колебаний в 1020/ 4,9/ 19,3/ 28/ 26/ 1,3/ 1,22/ 76/

вязкопластичный материал 2450 4,75 18,6 58 56 1,2 1,21 26

(резина)

Вода без кавитации 1100/ 3,71/ 21 6/ 32/ 29/ 14/ 1,27/ 20*/

Темпера iyp:i воды, УЗКО и 1980 3,36 21,0 44 45 1,2 1,19 33*

окр среды ^ 12"С/ + 10°С

Смола эпоксидная при 2210/ 4,2/ 18 8/ 56/ 52/ 1,2/ 1,17/ 22/

температуре +18°С / +23°С, 3320 4,4 18,0 61 63 М 1,36 13

без кавитации * *

Смола эпоксидная, при 930/ 5,9/ 20,5/ 24/ 25/ 1,2/ 1,23/ 81/

температуре -85"С, в 1030 6,2 19,8 33 31 1.3 1,25 77

условиях кавитации

* - выходная мощность отраничена принудительно,

** - добротность колебательной системы недостаточна для нормальной работы АПЧ, подстройка частоты велась вручную

Для проверки адекватности выражения (14) расчетной модели экспериментально установлена зависимость потерь энергии в транзисторах оконечного каскада ЭГ и к.п.д оконечного каскада от величины разности фаз выходного тока и выходного напряжения электронного генератора.

Мощность потерь энергии определялась калориметрическим методом. Для этого радиатор транзистора теплоизолировался от окружающей среды, осуществлялось измерение начального значения температуры радиатора транзистора, включение ЭГ на время, равное 1 мин, измерение конечного значения температуры радиатора транзистора. К.п д. определялся как г]~РА '(РА + Рц), где РА - мощность, выделяемая на активном сопротивлении нагрузки, Рп - мощность потерь энергии в транзисторах.

На рисунке 4 представлены графики зависимости мощности потерь энергии в транзисторах и к п д оконечного каскада ЭГ от значения разности фаз тока и напряжения на выходе ЭГ, полученные экспериментально (круглые маркеры) и аппроксимированные теоретически в соответствии с выражением (14) (без маркеров).

Расхождение теоретических и экспериментальных данных не превышает 7%, что подтверждает адекватность расчетной модели. Предельное значение разности фаз тока и напряжения на выходе ЭГ. при котором достигается его максимальный к.п.д., для экспериментальной установки составляет 15°.

Обобщая результаты экспериментального исследования можно сделать вывод о том, что известные УЗТА, имеющие фиксированные параметры устройства согласования обеспечивают максимальную эффективность

10 20 30 40 50 Разность фаз, град.

10 20 30 40 Фазовый угол, град.

а) б)

Рисунок 4 - Графики зависимости мощности потерь энергии в оконечных транзисторах ЭГ (а) и к.п д преобразования энергии в ЭГ от разности фаз выходного тока и напряжения ЭГ

преобразования и ввода энергии УЗ колебаний лишь для ограниченного набора технологических сред Так из 16 исследованных случаев только в трех значение разности фаз тока и напряжения укладывалось в диапазон, при котором к.п.д. ЭГ экспериментальной установки максимален.

Третий раздел посвящен разработке и исследованию способа и практической реализации автоматического управления УЗТЛ за счет перестройки параметров компонентов ЭАС с целью оптимизации их согласования с параметрами технологической среды, изменяющимися в ходе УЗ воздействия.

В качестве перестраиваемых параметров выбраны: частота и амплитуда выходного напряжения электронного генератора, значения индуктивности элементов устройства согласования параметров ЭГ и УЗКС.

Для определения диапазона необходимой перестройки указанных параметров предложена инженерная методика их расчета. Методика базируется на созданной расчетной модели и заключается в следующем. Для проектируемого УЗТА определяется набор обрабатываемых технологических сред и выбирается УЗКС Для ка-кдо! технологических сред определяются значения параметров рср, сср, д,. при"С" как минимум для двух случаев -исходные параметры среды, определяемые в начале процесса, и параметры среды в конце процесса. Для каждого сочетания параметров сред рассчитываются значения/ на основании выражений (I), (15)-(17). Из полученного набора значений огбираются минимальные и максимальные, которые и определяют необходимый диапазон перестройки каждого из параметров.

Так для диапазона изменения параметров технологических среды, полученного в ходе экспериментального исследования, необходимый диапазон изменения частоты выходного напряжения ЭГ составит 18,0-22,3 кГц. Для схемы, представленной на рисунке За, необходимый диапазон изменения индуктивности Ы составит 2,26мГн - 80мГн (в 35 раз), а для схемы, представленной на рисунке 36, необходимый диапазон изменения

14

индуктивностей 1Л и Ъ2 составит 4,9мГн - ЮмГн (в 2 раза). Очевидно, что для практической реализации схема, представленная на рисунке 36, оказывается более удобной по сравнению со схемой, представленной на рисунке За.

На рисунке 5 представлена структурная схема электроакустической системы УЗТА для практической реализации предложенного способа управления

1\ © , г

к« р; гч /< иЛ:< >2 И2 !2 В \ т \ *

Бях цпроймня

ИП - регулируемый источник питания постоянного тока; ВК - выходной каскад, Гчадаюший генератор, ДР1 и ДР2 - регулируемые дроссели;

ИУ1 - ИУ2 - исполнительные устройства, регулирующие индуктивность дросселей.

УЗКС - ультразвуковая колебательная система; НУ - нормирующий усилитель;

ДУ - дифференциальный усилитель; Д1-Д2 - делители напряжений;

Ш1-ШЗ - гикоизмерительные шунты Рисунок 5 - Схема электроакустической системы для практической реализации предложенного способа управления

В предложенной электроакустической системе ЭГ образован узлами ИП, ВК, Г; устройство согласования параметров выходных параметров ЭГ и УЗКС -регулируемыми дросселями ДР1 и ДР2 с исполнительными устройствами ИУ 1 и ИУ2, а также конденсаторами С1 и С2. Контроль напряжения на выходе ЭГ и на входе УЗКС осуществляется сигналами Ш и Ш. Контроль выходного тока ЭГ и полного входного тока УЗКС осуществляется сигналами II и 13. Сигнал 12 для контроля тока через конденсатор С2 является вспомогательным и служит для выделения из полного входного тока УЗКС сигнала 1м, несущего информацию о токе, протекающем через «механическую ветвь». Контроль частоты выходного напряжения ЭГ осуществляется посредством сигнала РЯ. а напряжения питания выходного каскада - по средствам сигнала VII. Задание частоты и амплитуды выходного напряжения ЭГ осуществляется сигналами РБ и УБ соответственно. С помощью сигналов Ы и Ь2 устанавливаются значения индуктивностей дросселей ДР1 и ДР2. Сигнал КБ - вспомогательный и служит для балансирования системы выделения сигнала, несущего информацию о токе «механической ветви».

Обработка измерительных сигналов и выработка управляющих воздействий осуществляется блоком управления в соответствии с предлагаемым способом управления. При включении УЗТА осуществляется начальное согласование параметров ЭГ и УЗКС (без учета параметров технологической среды) за счет выполнения следующих действий:

балансирование системы выделения сигнала, несущего информацию о токе, протекающем через «механическую ветвь» УЗКС, определение собственной емкости пьезоэлектрического преобразователя, определение начальной частоты резонанса УЗКС, установление начальных значений индуктивности дросселей ДР1 и ДР2. Указанные операции необходимы для правильного запуска УЗТА

В ходе осуществления УЗ воздействия на технологическую среду согласование параметров компонентов электроакустической системы УЗТА и технологической среды поддерживается следующим образом.

- осуществляется автоматическая подстройка частоты выходного напряжения ЭГ в соответствии с изменениями частоты резонанса УЗКС, обусловленными изменениями параметров технологической среды. Критерий оптимальности - равенство нулю разности фаз между напряжением, питающим УЗКС, и током, протекающим через «механическую ветвь»;

- осуществляется поддержание заданной мощности УЗ воздействия за счет изменения действующего значения выходного напряжения ЭГ в условиях изменения колебательной добротности УЗКС, обусловленной изменениями параметров технологической среды. Критерий оптимальности - равенство уставке произведения действующих значений напряжения, питающего УЗКС, и тока, протекающего через «механическую ветвь»;

- осуществляется поддержание минимального значения разности фаз .между током и напряжением на выходе электронного генератора в условиях изменения комплексного входного электрического сопротивления УЗКС обусловленного изменениями параметров технологической среды. Минимизация значения разности фаз между током и напряжением на выходе ЭГ осуществляется за счет управления индуктивностью дросселя ДР1 Допопнит--• ко прлитвотится управление индуктивностью дросселя ДР2 для минимизации разности фаз напряжения, питающего УЗКС, и тока через ЭГ.

Подтверждение правильности решений, положенных в основу выбранного пути повышения эффективности УЗ процессов и аппаратов, осуществлялось сравнением мощности УЗ колебаний, вводимых в модельные технологические среды макетным образцом УЗТА в двух режимах: без учета влияния параметров технологических сред на входное электрическое сопротивление УЗКС (как в УЗТА известны* -,ипов) и с учетом такого влияния и минимизацией разности фаз между тохо 1 и напряжением на выходе ЭГ.

В созданном макетном образце реализован предложенный способ автоматического управления работой УЗТА. В качестве регулируемых индуктивных элементов применены дроссели (макетные образцы) с электромеханическим регулированием воздушного зазора в магнитопроводе. Блок управления параметрами компонентов УЗТА реализован на базе трех однокристальных микроконтроллеров серии АТ1У^а 48 фирмы АТМЕЬ. В макетном образце использована пьезоэлектрическая УЗКС полуволнового типа с диаметром пьезоэлектрических элементов 38 мм и ступенчато-радиальным концентратором.

В качестве модельных сред для испытаний созданного макетного образца УЗТА были выбраны четыре различных среды: эпоксидная смола, дистиллированная вода, водно-масляная смесь (объемная доля масла

составляла 25%) и воздух. В процессе обработки водно-масляной смеси происходило образование эмульсии. Результаты эксперимента представлены на рисунке 6. Штриховые линии соответствуют режиму воздействия без учета изменения комплексного входного электрического сопротивления УЗКС, обусловленного изменением параметров технологической среды. Сплошные линии соответствуют режиму воздействия с учетом изменения комплексного входного электрического сопротивления УЗКС, обусловленного изменением параметров технологической среды и минимизацией разности фаз тока и напряжения на выходе электронного генератора.

400

250

100

................-----'

к—1

' ' ^ремя мин

-Вода

- Водно-масляная смесь

- Эпоксидная смола

-Воздух

Рисунок 6 - Зависимость выходной мощности электронного генератора от

времени в процессе воздействия на различные технологические среды

Анализ полученных результатов испытаний позволяет сделать вывод, что учет изменения комплексного входного электрического сопротивления УЗКС, обусловленного влиянием изменения параметров технологической среды, позволяет повысить мощность УЗ колебаний, вводимых в технологическую среду В частности, при воздействии на водную среду отмечен прирост мощности на 9%, при воздействии на водно-маслянную смесь на 14%, при воздействии на эпоксидную смолу - на 34%, при воздействии на воздушную среду - на 11% Кроме прироста мощности УЗ колебаний, отмечено снижение установившегося значения температуры кор:1усов транзисторов оконечного каскада ЭГ, что свидетельствует об увеличении его к.п.д.

Таким образом, результаты проведенных испытаний подтверждают возможность повышения эффективности УЗ процессов и аппаратов за счет непрерывной оптимизации согласования параметров ЭГ и УЗКС в условиях изменения свойств обрабатываемых сред.

Четвертый раздел посвящен исследованию повышения эффективности процесса акустической сушки за счет совершенствования источников УЗ колебаний.

Для осуществления процесса сушки создана экспериментальная установка, представляющая собой барабанную сушилку периодического действия.

Удаление влаги из высушиваемого материала осуществляется за счет комбинированного воздействия: конвекции нагретого сушильного агента (в экспериментальной сушилке это атмосферный воздух) и ввода УЗ колебаний в высушиваемый материал через сушильный агент В качестве объекта сушки использовано хлопковое волокно сухой массой 1 кг. Для генерации УЗ колебаний разработаны ЭЛС, включающие в себя электронные генераторы и УЗКС с излучателями дискового типа. Объем барабана сушилки - 60 л

Действующими факторами УЗ сушки являются- пульсация влаги и пара в капиллярах, кавитационное распыление влаги, находящейся в капиллярах, радиационное давление, акустические потоки вблизи поверхности раздела фаз (как в жидкости, так и в газовой среде), локальный нагрев высушиваемого материала при поглощении энергии акустических колебаний.

Наиболее существенными факторами являются кавитационное распыление вла! и и радиационное давления, осуществляющие удаление влаги из высушиваемого материала за счет превращения ее в аэрозоль без испарения. Поскольку образование аэрозоля является менее энергоемким процессом в сравнении с испарением, общая энергоемкость процесса акустической сушки оказывается ниже, чем для испарительной Действие кавитационного распыления и радиационного давления возможно только при наличии в высушиваемом материале влаги в капельной форме, что для хлопкового волокна соответствует влагосодержанию выше 40%. Поэтому акустический способ сушки эффективен только на начальной стадии процесса. На конечной стадии сушки эффект от применения УЗ колебаний наблюдается только в условиях низких температур с) шильного агента.

На рисунке 7 представлены зависимости скорости (а,б) и энергоемкости (в,г) изменения влагосодержания волокнистого материала от объемной плотности энергии УЗ колебаний в камере сушки при различных температурах сушильно! о агента для влагосодержания материала 70% (а,в) и 10% (б,г).

Для поддержания температуры сушильного агента 120°С требуется удельная мощность нагревателя 34 кВт/м3, для поддержания температуры 60°С - 14 кВт/м'. Температура 20°С обеспечивалась без применения нагревателя.

На рисунке 8 представлены зависимости энергоемкости изменения влагосодержания волокнистою материала от обьемной шютносги энергии УЗ колебаний в камере сушки при различных температурах сушильно! о агента для влагосодержания материала 70% (а) и 10% (б)

Таким образом, в начале процесса сушки увеличение объемной плотности энергии УЗ колебаний, вводимых в камеру сушки, способствует увеличению скорости процесса и снижению его энергоемкоеги. На конечном этапе процесса сушки, когда акустические механизмы удаления влаги малоэффективны, увеличение объемной плотности энергии УЗ колебаний, вводимых в камеру сушки, практически не сказывается на скорости процесса, но ведет к повышению его энергоемкости (кроме сушки без нагрева воздуха)

Следовательно, для достижения наилучших показателей процесса сушки требуется осуществлять ввод максимально возможной энергии УЗ колебаний в камеру сушки в начале процесса. При снижении влагосодержания ниже

Объемная плотность энергии УЗ Объемная плотность энергии УЗ колебаний

колебаний, кВт/мЗ кВт/мЗ

а) б)

250

Оиьемийя плотность энергии У^ колебаний, кВт/мЗ

Объемная плотность энергии УЗ колебаний кВт/мЗ

в) г)

Рисунок 7 - Зависимость скорости и энергоемкости изменения влагосодержания волокнистого материала от объемной плотности энергии УЗ колебаний, вводимых в камеру сушки

критической величины ввод энергии УЗ колебаний в камеру сушки следует прекратить.

В связи с тем, что наиболее быстрые изменения свойств (температура, влажность) технологической среды (сушашего воздуха) происходят именно в начале процесса сушки, для обеспечения ввода в камеру сушки максимально возможной (для используемой электроакустической системы) энергии УЗ колебаний требуется осуществлять перестройку параметров электроакустической системы для обеспечения условий оптимального согласования с технологической средой

На рисунке 8 представлена кинетика процесса сушки 1 кг хлопкового волокна от начального влагосодержания 70% до конечного влагосодержания 5%, осуществляемого в экспериментальной сушильной установке с применяем различных источников энергии УЗ колебаний, а также без применения УЗ колебаний (конвективная сушка).

а) б)

Рисунок 8 - Кинетика процесса сушки хлопкового волокна при температуре сушащего воздуха 120°С (а) и 60°С (б)

УЗ колебания вводились в камеру сушки с использованием двух различных электроакустических систем, обладающих одинаковой максимальной акустической мощностью. ЭАС №1 выполнена по ранее известной конструктивной схеме, не учитывающей изменение свойств технологической среды. В ЭАС №2 был реализован предложенный способ перестройки параметров с учетом изменений, происходящих в технологических средах. В результате реальное значение объемной плотности энергии УЗ колебаний, создаваемых ЭАС №1 в камере сушки вначале процесса, оказалось на 15%-20% меньше максимально возможного значения. За счет оптимизации cui тасования парам« тров ЭАС №2 и технологической среды удалось в ходе всего процесса суидл обеспечить значение объемной плотности УЗ копебаний в камере сушки близкое к максимальному значению.

В таблице 2 представлены основные показатели процесса сушки, полученные в ходе эксперимента.

Таблица 2 - Основные показатели процесса сушки хлопкового волокна, полученные в ходе эксперимента _____

Исючник колебаний УЗ Температура воздуха 1-0 1 Температура воз ivxa ьО°С

Время сушки, мин Затраченная j Время сушки, мин энергия МДж Затратная энергия, МДж

ЭАС №1 55 7,3 \ ¡03 6,5

ЭАС №2 47 6,7 87 6,1

Без УЗ 65 7,8 142 7,0

Таким образом, в ходе проведенного экспериментального исследования установлено, что эффективность процесса УЗ сушки может быть повышена за счет совершенствования источников энергии УЗ колебаний на базе согласования параметров компонентов ЭАС и технологических сред

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате выполнения работы повышена эффективность процессов химических технологий, реализуемых за счет применения ультразвуковых

колебаний высокой интенсивности, путем создания ультразвуковых аппаратов, обеспечивающих в автоматическом режиме максимальное энергетическое воздействие на различные технологические среды в условиях изменения их физических параметров. При достижении поставленной цели решены следующие частные задачи:

- разработана модель взаимодействия ультразвукового аппарата и технологических сред, учитывающая изменение их физических параметров (плотность, скорость звука, вязкость), позволившая выявить пути повышения эффективности ультразвукового воздействия на различные по свойствам технологические среды за счет оптимизации согласования параметров компонентов ультразвуковых аппаратов и технологических сред;

- проведены экспериментальные исследования, позволившие подтвердить адекватность созданной модели и определить, что ультразвуковые аппараты, построенные по известным ранее принципам не могут осуществлять эффективное ультразвуковое воздействие на различные по свойствам технологические среды;

- предложен способ автоматического управления ультразвуковым аппаратом на основе перестройки его параметров с целью оптимизации их согласования с изменяющимися в ходе ультразвукового воздействия параметрами технологических сред; предложена методика определения необходимых диапазонов, изменения перестраиваемых параметров; созданы ультразвуковые аппараты для его практической реализации;

- при испытаниях созданною ультразвукового аппарата на модельных средах показана возможность повышения мощности ультразвуковых колебаний, вводимых в технологические среды, на 9%-34% (в зависимости от свойств среды);

- на примере сокращения на 14%-16% времени процесса сушки хлопкового волокна и снижения на 6%-8% энергоемкости этого процесса, показана эффективность применения ультразвуковых аппаратов, реализующих предложенный способ управления.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

С, - емкость неразветвленного участка устройства согласования, Ф, Г2 -эквивалентная емкость разветвленного участка устройства согласования, Ф: Сда„ -дополнительная емкость, включаемая параллельно электрическому входу УЗКС; С,- коэффициент лобового сопротивления^электрическая емкость пьезоэлектрического преобразователя; ссН - скорость распространения звуковой волны в технологической среде, м/с; - среднее за период колебаний динамическое сопротивление транзисторов, Ом; - пьезомодуль, Кл/Н, /0-собственная резонансная частота УЗКС без сменного излучателя, Гц; /я -частота колебаний излучающей поверхности УЗКС, Гц; у - мнимая единица; Я, - толщина пакета пьезоэлектрических пластин, м; К, - коэффициент трансформации идеального трансформатора 77, Кл/м; К2 - коэффициент трансформации идеального трансформатора 72; К, - коэффициент

трансформации идеального трансформатора П; Кн - коэффициент передачи напряжения от ЭГ к УЗКО; Lx- индуктивность неразветвленного участка цепи согласования, Гн, 1г - индуктивность разветвленного участка цепи согласования, Гн; /4 - коэффициент, учитывающий режим акустического воздействия на среды, g0 - собственная колебательная добротность УЗКС без сменного излучателя, г - внутреннее сопротивление открытых транзисторов, Ом, A, Si - площадь пакета пьезоэлектрических пластин, м2; S2 - площадь вьгеодного горца концентратора, м2' V- - гтлоталь излучаюшей поверхности УЗКС, 533 - модуль упругости пьезоэлектрика, Па; и- действующее значение первой гармоники выходного переменного напряжения ЭГ; щ - к.п.д. устройства согласования ЭГ и УЗКС; /?2 " к.п.д. пьезоэлектрического преобразователя УЗКС; <р- разность фаз первых гармоник тока и напряжения на выходе ЭГ; // - коэффициент динамической вязкости технологической среды, Пас; р,.р - плотность технологической среды, кг/м3; 9 - коэффициент, учитывающий форму концентратора, - циклическая частота колебаний излучающей поверхности УЗКС, рад/с; УЗ - ультразвуковой, УЗКС -ультразвуковая колебательная система; ЭАС - электроакустическая система; ЭГ - электронный генератор.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ультразвуковая колебательная система для размерной обработки: пат. 2250814 Российская Федерация: МПК7 В24В1/04, В23В37/00, В06В1/08 , В.Н. Хмелев, Р В. Барсуков, С.Н. Цыганок, И.И. Савин, Е.В Чипурин; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И Ползунова». - № 2003129489/02; заявл. 02 10.2003; опубл. 27.04.2005, официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели» №12. - 11 е.: ил.

2. Хмелев, В.Н. Исследование процессов передачи электрической энергии на электроды вращающейся ультразвуковой колебательной системы / В.Н. Хмелев, И.И.Савин, Е.В Чипурин // Известия Тульского государственного университета. Серля «Технологическая системотехника». Выпуск 2. - Тула: ТулГУ, 2004. - С.311 -318.

3. Khmelev, V.N, Problems of Electrica] Matching of Electronic Ultrasound Frequency Generators and Electroacousticai Transducers for Ultrasound Technological Installations / V.N. Khmelev, 11. Savin, R.V. Barsukov, S.N. Tchyganok // Siberian Russian Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2004: Workshop Proceedings. - Novosibirsk: NSTU, 2004. -P. 211 215

4. Способ измерения амплитуды колебаний излучающей поверхности ультразвуковой колебательной системы: пат. 2271521 Российская Федерация. МПК7 G01H 9/00 / В.Н. Хмелев, И.И. Савин, Р.В Барсуков, С.Н. Цыганок; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова». - № 2004132102/28; заявл.

03.11.2004; опубл. 10.03.2006, официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели» №7. - 9 е.: ил.

5. Khmelev, V.N. Developing The Method And Devices For Controlling Of The Working Process In Multifunctional Ultrasonic Apparatus / V.N. Khmelev, I.I. Savin, R.V. Barsukov, S.N. Tsyganok, A.N. Lebedev, A.N. Slivin // Intrnational Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2005: Workshop Proceedings. - Novosibirsk: NSTU, 2005. - P. 112-116.

6. Хмелев, B.H. Повышение эффективности ультразвукового воздействия на обрабатываемые среды за счет оптимизации электрического согласования в ультразвуковом технологическом аппарате / В.Н. Хмелев, И.И. Савин // Электронный журнал «Техническая акустика», 2005 год. http.//w\vw.eita.org/eita/rus/abstracts2005rus/khmelev4rus.shtml.

7. Хмелёв, В.Н. Система ультразвуковой сушки на основе пьезоэлектрического бесконтактного излучателя / В.Н. Хмелёв, И.И. Савин, Р.В.Барсуков, С.Н. Цыганок, А.Н. Сливин, А.Н.Лебедев, С.В.Левин, М.В. Хмелёв // Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях: межвузовский сборник / Под редакцией Г.В. Леонова. - Бийск: АлтГТУ, 2005. - С. 110-114.

8. Leonov, G.V. Acoustic Drying of Garments In Drum-Type Washing Machines / G.V. Leonov, V.N. Khmelev, I.I. Savin, R.V. Barsukov, S.N. Tsyganok, A.N. Zaborovsky, M.V. Khmelev // International Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2005: Workshop Proceedings. - Novosibirsk: NSTU, 2005.-P. 106-111.

9. Khmelev, V.N. Developing The Method And Devices For Controlling Of The Working Process In Multifunctional Ultrasonic Apparatus / V.N. Khmelev, 1.1. Savin, R V. Barsukov, S.N. Tsyganok, A.N. Lebedev, A.N. Slivin // Intrnational Workshops and Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2005: Workshop Proceedmgs. - Novosibirsk: NSTU, 2005. - P. 112-116.

10. Савин, И.И. Способ управления работой ультразвукового технологического аппарата / И.И. Савин, В.Н. Хмелев // «Современные проблемы радиоэлектроники». - М.: Радио и связь, 2006. - С. 186 - 189.

11. Савин, И.И. Способ управления работой ультразвукового технологического аппарата для оптимизации ультразвукового воздействия / И.И. Савин, В.Н Хмелев, Р.В. Барсуков // Известия Тульского государственного университета Серия «Технологическая системотехника». Выпуск 6. - Тула: ТулГУ, 2006. - С. 12-18.

Подписано в печать 01 06.2006 г Печать - ризография Заказ 2006 - 48 Объем 1,44 п.л Тираж 100 экз Отпечатано в ИИО БТИ АлтГТУ им И И Ползунова 659305, Алтайский край, г. Бийск, ул. Трофимова, 27

¿aеб/j

06 1 3 83 7*^^

*

*

г

Список сокращений.

Введение.

1 Ультразвуковые процессы и аппараты химических технологий.

1.1 Действие ультразвуковых колебаний на технологические среды в процессах химических технологий.

1.1.1 Классификация действия акустических колебаний на ход процессов химических технологий.

1.1.2 Факторы акустического воздействия на технологические среды в процессах химических технологий.

1.1.3 Процессы химических технологий, осуществляемые вводом ультразвуковых колебаний в технологическую среду.

1.1.4 Критерии эффективности ультразвукового воздействия на процессы химических технологий.

1.2 Реакция технологической среды на ввод акустических колебаний высокой интенсивности.

1.3 Ультразвуковые технологические аппараты.

1.4 Постановка задачи исследования.

2 Исследование взаимодействия ультразвуковых аппаратов и технологических сред. Выработка требований к оптимальным условиям ввода энергии колебаний.

2.1 Построение модели взаимодействия ультразвукового технологического аппарата и технологической среды.

2.1.1 Эквивалентная схема замещения ультразвуковой колебательной системы, взаимодействующей с технологической средой.

2.1.2 Эквивалентные схемы замещения ультразвуковых технологических аппаратов.

2.2 Экспериментальное исследование процесса ввода ультразвуковых колебаний в различные по свойствам технологические среды.

2.2.1 Оборудование для проведения исследований.

2.2.2 Описание и основные результаты экспериментальных исследований.

3 Разработка и исследование способа и практической реализации автоматического управления ультразвуковым технологическим аппаратом.

3.1 Выбор регулируемых параметров и средств регулирования.

3.2 Методика инженерного расчета диапазона перестройки параметров ультразвуковых технологических аппаратов.

3.3 Выбор контролируемых величин и средств их измерения.

3.4 Разработка способа автоматического управления УЗТА и его практической реализации.

3.4 Испытание предложенного способа управления работой ультразвукового технологического аппарата.

3.4.1 Создание макетного образца ультразвукового технологического аппарата.

3.4.2 Экспериментальное исследование созданного макетного образца ультразвукового технологического аппарата.

4 Повышение эффективности процесса ультразвуковой сушки за счет совершенствования источников ультразвуковых колебаний.

Одним из эффективных путей интенсификации, стимулирования и оптимизации процессов химических технологий является применение ультразвуковых колебаний высокой интенсивности.

Реализация технологических процессов с использованием ультразвуковых колебаний имеет ряд преимуществ, по сравнению с традиционными способами реализации технологических процессов, а именно:

- меньшая энергоемкость;

- возможность получения конечного продукта с параметрами, недостижимыми в условиях других видов энергетического воздействия;

- возможность осуществления технологических процессов при пониженной температуре или принципиально без повышения температуры среды.

Действие ультразвуковых колебаний высокой интенсивности на физико-химические процессы определяется комплексом явлений, возникающих в технологических средах при распространении в них ультразвуковых колебаний высокой интенсивности. К таким явлениям относятся акустические течения, микропотоки, акустическая кавитация, акустический флотационный эффект, пандеромоторные силы, радиационное давление.

Все перечисленные явления носят нелинейный характер. Величина их действия на технологическую среду определяется интенсивностью и объемной плотностью энергии вводимых ультразвуковых колебаний. Поэтому эффективность процессов химических технологий, реализуемых за счет ультразвуковых колебаний и инициированных ими явлений также определяется величинами объемной плотности энергии ультразвуковых колебаний и их интенсивности.

Проведенный анализ показал, что практически все реализуемые в настоящее время с помощью ультразвуковых колебаний процессы химических технологий не характеризуются максимально возможной скоростью отдельных процессов или не обеспечивают выход максимально возможного количества конечного продукта, по сравнению с результатами, достигаемыми при экспериментальной отработке технологий в лабораторных условиях.

Причина низкой эффективности ультразвуковых технологий, заключается в том, что ультразвуковые колебания приводят к непрерывным изменениям (структурным, количественным, качественным) в технологических средах и нарушают исходно установленные условия оптимальной передачи ультразвуковых колебаний.

Для ввода ультразвуковых колебаний в технологические среды используются ультразвуковые технологические аппараты, состоящие из двух основных узлов: электронного генератора, формирующего электрические колебания ультразвуковой частоты и ультразвуковой колебательной системы, обеспечивающей преобразование энергии электрических колебаний в энергию ультразвуковых колебаний и осуществляющей взаимодействие с технологической средой. Ввод максимальной энергии ультразвуковых колебаний в технологические среды обеспечивается только при условии оптимального согласования параметров компонентов ультразвукового технологического аппарата и технологической среды.

Взаимодействие ультразвукового технологического аппарата со средой носит сложный двухсторонний характер и требует постоянной перестройки аппарата для обеспечения максимального ввода энергии ультразвуковых колебаний в технологические среды. Необходимость непрерывной перестройки обусловлена тем, что интенсивность ультразвукового л воздействия столь высока (10.100 Вт/см ), что изменения свойств технологической среды происходит с высокой скоростью в сравнительно широких пределах.

Причина невозможности ввода максимально энергии ультразвуковых колебаний в технологические среды обусловлена тем, что в известных типах ультразвуковых аппаратов подстройка параметров с учетом изменения свойств технологических сред либо не реализуется, либо реализуется недостаточно совершенно.

В связи с этим, проблема повышения эффективности процессов химических технологий за счет создания ультразвуковых технологических аппаратов, способных обеспечить ввод в технологическую среду, при изменениях ее физических параметров, максимально возможной энергии ультразвуковых колебаний, считается актуальной.

Целью работы является повышение эффективности процессов химических технологий, реализуемых за счет применения УЗ колебаний высокой интенсивности, путем создания УЗТА, обеспечивающих в автоматическом режиме максимальное энергетическое воздействие на различные технологические среды в условиях изменения их физических параметров.

Работа является продолжением исследований, проводимых в «Лаборатории акустических процессов и аппаратов» Бийского технологического института (филиала) Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова». Автор выражает глубокую благодарность коллективу лаборатории, а также Хмелеву Владимиру Николаевичу за полезные замечания и консультации, поддержку и помощь в работе.

Заключение

В результате выполнения работы решена проблема повышения эффективности процессов химических технологий, реализуемых за счет применения УЗ колебаний высокой интенсивности, путем создания УЗТА, обеспечивающих в автоматическом режиме максимальное энергетическое воздействие на различные технологические среды в условиях изменения их физических параметров. При достижении поставленной цели решены следующие частные задачи:

- разработана модель взаимодействия ультразвукового аппарата и технологических сред, учитывающая изменение их физических параметров (плотность, скорость звука, вязкость), позволившая выявить пути повышения эффективности ультразвукового воздействия на различные по свойствам технологические среды за счет оптимизации согласования параметров компонентов ультразвуковых аппаратов и технологических сред; проведены экспериментальные исследования, позволившие подтвердить адекватность созданной модели и определить, что ультразвуковые аппараты, построенные по известным ранее принципам, не могут осуществлять эффективное ультразвуковое воздействие на различные по свойствам технологические среды;

- предложен способ автоматического управления ультразвуковым аппаратом на основе перестройки его параметров с целью оптимизации их согласования с изменяющимися в ходе ультразвукового воздействия параметрами технологических сред; предложена методика определения необходимых диапазонов изменения перестраиваемых параметров; созданы ультразвуковые аппараты для его практической реализации;

- при испытаниях созданного ультразвукового аппарата на модельных средах показана возможность повышения мощности ультразвуковых колебаний, вводимых в технологические среды, на 9-34% (в зависимости от свойств среды);

- на примере сокращения на 14-16% времени процесса сушки хлопкового волокна и снижения на 6-8% энергоемкости этого процесса, показана эффективность применения ультразвуковых аппаратов, реализующих предложенный способ управления.

1. Бергман, JI. Ультразвук и его применение в науке и технике: М.: Наука, 1957.-576 с.

2. Новицкий, Б.Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии) : Б.Г. Новицкий. М.: Химия, 1983. - 192 с.

3. Зарембо, JI.K. Введение в нелинейную акустику / JI.K. Зарембо,

4. B.А. Красильников. М.: Наука, 1966. - 519 с.

5. Релей (Дж. В. Стрейт) Теория звука: в 2 т. / Дж. В. Стрейт; пер. с третьего англ. изд.; П.Н. Успенский, С.А. Каменецкий. М.: Гостехиздат, 1955. -Т. 1.-480 с.

6. Колмогоров, А.Н. Источники турбулентных вихрей в ультразвуковом поле // ДАН. 1941. - Т. 30. - № 4. - С. 299-303.

7. Медников, Е.П. Продольные и поперечные градиенты акустических давлений //Акустический Журнал. 1966. - Т. 12. - № 4. - С. 466-473.

8. Шельняков, А.Н. Микротечения у поверхности пульсирующих пузырьков / А.Н. Шельняков, Г.Н. Исупов // ИФЖ. 1978. - Т. 35. - №3.

9. C.410-444. // ИФЖ. 1978. - Т. 35. -№ 3. - С. 410-444.

10. Лерке, Р.И. Переход к турбулентному течению в колеблющихся пограничных слоях с неизменным направлением скорости // ASME. Серия Д. Теоретические основы инженерных расчетов. 1975. - №4. - С. 252273.

11. Розенберг, Л.Д. Кавитационная область // Мощные ультразвуковые поля / Под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Наука, 1968. - С. 222-265.

12. Акуличев, В.А. Пульсации кавитационных полостей // Мощные ультразвуковые поля / Под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Наука, 1968. -С. 129-167.

13. ЬМаргулис, М.А. Звукохимические реакции и сонолюминисценция: М.: Химия, 1986.-300 с.

14. Ильин, А.В. Акустический флотационный эффект в жидкостях / А.В. Ильин и др. // Акустический журнал. 1972. - Т. 18. - №4. - С. 537545.

15. Казанцев, В.Ф. Определение силы Бьеркнесса при пульсации пузырька в жидкости // ДАН. 1959. - Т. 129. - № 1. - С. 64-67.

16. Каневский, И.Н. Колебательные изменения температуры в среде под действием ультразвуковых колебаний / И.Н. Каневский // Акустический журнал. 1961. - Т. 7.-№ 1.-С.З-6.

17. Ультразвуковая технология / Под ред. Б.А. Аграната. М.: Металлургия, 1974.-505 с.

18. Crum, L.A. Interaction gas bubbles in fluid under operation ultrasonic oscillations / L.A. Crum, A.J. Eller // JASA. 1970. - V. 48. - № 1. - P. 181189.

19. Eller, S.A. Straightened diffusion in ultrasonic field Text. / A. Eller, H.G. Flynn // JASA. 1967. - V. 37. - № 3. - P. 493-503.

20. Eller, S.A. Sources of microcurrents in ultrasonic field Text. / S.A. Eller // JASA. 1959. - V. 31. - № 1. - P. 54-65.

21. Статников, Ю.Г. Описание безвихревого движения кавитационного пузырька // Акустический журнал. 1967. - Т. 13. - № 3. - С. 464-465.

22. Hickling, R. Shock wave at slammed of cavitational bubble / R. Hickling, M.S. Plesset // Phys. Fluids. 1964. - V. 7. - № 1. - P. 7-14.

23. Воинов, O.B. Определение скорости движения микроструек жидкости под действием высокоинтенсивного ультразвукового поля // ПМТФ. 1979. -№ 3. - С. 94-98.

24. Мол чанов, Г.И. Ультразвук в фармации: М.: Медицина, 1980. 176 с.

25. Понаморев, В.Д. Экстракция лекарственного сырья: М.: Медицина, 1976. -285 с.

26. Романков, П.Г. Экстрагирование из твердых материалов / П.Г. Романков, М.И. Курочкина. Л.: Химия, 1983. -410 с.

27. Источники мощного ультразвука / Под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Наука, 1969.

28. Агранат, Б.А. Ультразвуковая очистка / Б.А. Агранат, В.И. Башкиров, Ю.И. Китайгородский // Физические основы ультразвуковой технологии / Под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Наука, 1970, С. 165-252.

29. Борисов, Ю.Я. Акустическая сушка / Ю.Я. Борисов, Н.М. Гынкина // Физические основы ультразвуковой технологии / Под ред. Л.Д. Розенберга. -М.: Наука, 1970. С. 165-252.

30. Симонян, С.Г. Низкотемпературная сушка сыпучих материалов // Труды ВНИИНСМ. 1965. - Вып. 2(10). -34с.

31. Симонян, С.Г. О механизме тепло- и массообмена при акустической сушке Текст. / С.Г. Симонян, Н.Н. Долгополов // Труды ВНИИНСМ. -1966.-Вып. 8(16).-55с.

32. Городецкий, П.Л. Ультразвуковая пропитка стеклотканей и конструкций из стеклопластиков / П.Л. Городецкий, В.А. Косенков, В.Ш. Статников, Е.С. Тросиянецкий // Материалы IX всесоюзной акустической конференции. М., 1979. - С. 103-106.

33. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химических технологий: М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1961. 830 с.

34. Щепетов, В.Н. Калориметрический метод для определения акустической мощности, отдаваемой преобразователем // Контрольно-измерительные ультразвуковые приборы. М: ЦИНТИЭПиП, 1960. - С. 165-172.

35. Макаров, Л.О. Акустические измерения в процессах ультразвуковой технологии : М.: Машиностроение, 1983. 53 с.

36. Хмелев, В.Н. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве / В.Н. Хмелев, О.В. Попова. Барнаул: АлтГТУ, 1997. - 168 с.

37. Барсуков, Р.В. Исследование ультразвукового воздействия на технологические среды и повышение эффективности технологических аппаратов: дис. канд. тех. наук.: 05.17.08: защищена 28.10.05: утверждена 20.02.06 / Р.В. Барсуков. Бийск, 2005. - 135 с.

38. Френкель, Н.З. Гидравлика : М.: Госэнергоиздат, 1947. 632 с.

39. Физические величины: справочник / Под. ред. И.С.Григорьева, Е.З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

40. Донской, А.В., Ультразвуковые электротехнические установки / А.В. Донской, O.K. Келлер, Г.С. Кратыш. Л.: Энергия, 1968. - 276 с.

41. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / Под. ред. И.М. Голямина, М.: Советская энциклопедия, 1979. - 400 с.

42. Ультразвуковые технологии и оборудование «Александра-Плюс». -Режим доступа: http://www.alexandraplus.ru/.

43. Всероссийский научно исследовательский институт токов высокой частоты им. В.П. Вологдина (ВНИИ ТВЧ) Режим доступа: http ://www. vniitvch.ru/.

44. Разработка и выпуск ультразвукового оборудования ООО «Ультразвуковая техника» ИНЛАБ. - Режим доступа: http://www.inlab.ru/.

45. Ультразвуковое оборудование ПКФ ООО «Сапфир». - Режим доступа: http://www.sapfir.ru/.

46. Ultrasound Company BANDELIN electronic GmbH & Co. - Режим доступа: http://www.bandelin.com/.

47. Ultrasound technology Heilscher GmbH. - Режим доступа: http://www.heilscher.de/.

48. Active ultrasonics Innovative & Unique Ultrasonic Solutions. - Режим доступа: http://www.activeultrasonic.com/.

49. MASTERSONIC Wideband sonic and ultrasonic technology for cleaning, welding, liquid processing and sonochemistry. - Режим доступа: http://www.mastersonic.comy.

50. Sono-tek Ultrasonic Nozzles, Ultrasonic Atomization. - Режим доступа: http://www.sono-tek.com/.

51. Редько, B.B. Источник питания ультразвуковой технологической установки / B.B. Редько, Б.А. Багинский // Приборы и техника эксперимента, 2000, - №4, С. 154-157.

52. Ultrasonic transducer drive circuit : pat 4642581 : USA : ICL H03B 005/30 : CCL 331/154; 239/102.2; 331/25 / J. J. Erickson ; assigner Sono-Tek Corporation ; app. num. 747349 ; app. 21.05.1985 ; pub. 10.02.87.

53. Способ управления процессом ультразвуковой размерной обработки Текст.: пат. 2131794 Российская Федерация: МПК6 В 23 В 37/00 /

54. B.Н. Хмелев, С.Н. Цыганок, Р.В. Барсуков; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова». №98105730; заявл. 26.03.98; опубл. 20.06.99, Бюл. №13.-4 е.: ил.

55. Therapeutic ultrasound generator with radiation dose control : pat : 5184605 USA : ICL A61H 001/00 : CCL 601/2 / Grzeszykowski; Miroslaw ; assigner Excel Tech Ltd.; app. num. 648596; app. 31.01.1991; pub. 09.02.1993.

56. Применение ультразвука в промышленности / Под ред. А. И. Маркова. -М.: Машиностроение. 1975.

57. Хмелев, В.Н. Система регулировки мощности ультразвуковых технологических аппаратов / В.Н. Хмелев, Р.В. Барсуков, А.Н. Сливин,

58. C.Н. Цыганок // Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях: материалы 1-ой Всероссийской научно-практической конференции. Барнаул: АлтГТУ, 2000. - С.272-276.

59. Цыганок, С.Н. Исследование и совершенствование пьезоэлектрических ультразвуковых колебательных систем для интенсификации процессов химических технологий.:" дис. канд. тех. наук.: 05.17.08: защищена 28.10.05 / С.Н. Цыганок. Бийск, 2005. - 125 с.

60. Казанцев, В.Ф. Расчет ультразвуковых преобразователей для технологических установок : М.: Машиностроение, 1980. -44 с.

61. Хмелев, В.Н. Повышение эффективности ультразвукового воздействия на обрабатываемые среды за счет оптимизации электрического согласования в ультразвуковом технологическом аппарате / В.Н. Хмелев,

62. И.И. Савин // Электронный журнал «Техническая акустика», 2005 год. -http.7/www.eita.org/eita/rus/abstracts2005rus/khmelev4rus.shtml.

63. Савин, И.И. Способ управления работой ультразвукового технологического аппарата / И.И. Савин, В.Н. Хмелев // Современные проблемы радиоэлектроники М.: Радио и связь, 2006. - С. 186 - 189.

64. Колешко, В.М. Ультразвуковая микросварка : Минск: Наука и техника, 1977.-328 с.71 .Пьезокерамические преобразователи. Методы измерения и расчета параметров: справочник / Под ред. С.И. Пугачева. Д.: Судостроение, 1984.

65. Гутин, Л.Я. Пьезоэлектрические излучатели и приемники / Л.Я. Гутин // ЖТФ.- 1946.-вып. 1.-16 с.

66. Меркулов, Л.Г. Теория ультразвуковых концентраторов / Л.Г. Меркулов // Акустический журнал. 1957 - №3.

67. Теумин, И.И. Ультразвуковые колебательные системы / И.И. Теумин. -М.: Машгиз, 1959.-331 с.

68. Семенов, Б.Ю. Силовая электроника / Б.Ю. Семенов. М.: СОЛОН-Р, 2001,-303 с.

69. Сергеев, Б.С. Функциональная схемотехника узлов вторичного электропитания: справочник / Б.С. Сергеев. М.: Радио и связь, 1992, -268 с.

70. Источники вторичного электропитания / Под. ред. Ю.И.Конева. М.: Радио и связь, 1983, - 164 с.

71. Коссов, О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключения / О.А. Коссов. М.: Энергия, 1971, - 212 с.

72. Артым, А.Д. Ключевые генераторы гармонических колебаний /

73. A.Д. Артым Л.: Энергия, 1972, - 156 с.

74. Физическая акустика: в 4 т. Т.1. Методы и приборы акустических исследований: часть А. / Под ред. У. Мэзона; пер. с англ. под ред. Л.Д. Розенберга. М.: Мир, 1966. - 592 с.

75. Sherrit, S. Modeling of horns for sonic/ultrasonic applications / S. Sherrit,

76. B.P. Dolgin; Y. Bar-Cohen; D. Pal; J. Kroh; T. Peterson // IEEE Ultrasonic Symposium, 1999,-Vol. 1, - 17-20 Oct. 1999, - P.647-651.83.3ернов, H.B. Теория радиотехнических цепей / H.B. Зернов, В.Г. Карпов. Л.: Энергия, 1972 - 816 с.

77. Хмелев, В.Н. Ультразвуковая размерная обработка / В.Н.Хмелев, Р.В.Барсуков, С.Н. Цыганок. Барнаул: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, 1999. 230 с.

78. Мейнке, X. Радиотехнический справочник: в 2 т. / X. Мейнке, Ф. Гундлах; пер. с немецкого. М.: Госэнергоиздат, 1960, - 984 с.

79. Электроника: энциклопедический словарь / Гл. ред. В.Г. Колесников М.: Советская энциклопедия, 1991, - 792 с.

80. Криштафович, А.К. Промышленная электроника : М.: Высшая школа, 1976.-288с.

81. Бриндли, К. Карманный справочник инженера электронной техники / К. Бриндли, Дж. Карр; пер. с англ. М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2002, - 480 с.

82. Радиопередающие устройства / Под. ред. В.В. Шахгильдяна. М.: «Радио и связь», 1990,-430 с.

83. Кузнецов, Р.К. Индуктивные компоненты в радиотехнике : М.: Радио и связь, 1987,-76 с.

84. Заявка 036771 Российская Федерация МПК7 D06F58/02. Способ ультразвуковой сушки белья в стиральных машинах барабанного типа /

85. Способ измерения амплитуды колебаний излучающей поверхности ультразвуковой колебательной системы: пат. 2271521 Российская Федерация: МПК7 G01H 9/00 / В.Н. Хмелев, И.И. Савин, Р.В. Барсуков,

86. C.Н. Цыганок; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова». № 2004132102/28; заявл. 03.11.2004; опубл. 10.03.2006, официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели» №7. - 9 е.: ил.