Анотація до роботи:

Русанов С.А. Моделювання гідродинаміки віброкиплячого шару з розробкою утилізатора тепла сипких матеріалів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2008.

Дисертація присвячена моделюванню гідродинаміки віброкиплячого шару, теоретичним та експериментальним дослідженням процесу віброкипіння, дослідженню впливу різних чинників: фізичних параметрів матеріалу, параметрів вібрації, геометрії робочих органів на гідродинаміку та теплообмін віброкиплячого шару, та розробці на основі отриманих даних утилізатору тепла сипких матеріалів.

Отримано математичну модель, що дозволяє спрогнозувати поведінку віброкиплячого шару в цілому для широкого спектру впливаючих чинників: фізичних властивостей сипкого матеріалу та газового середовища, геометрії робочого органу, параметрів вібровпливів, особливостей взаємодії фаз між собою та з вантажонесучими поверхнями. На основі отриманої моделі були вирішені деякі характерні задачі віброкипіння, створено систему автоматизованого моделювання віброкиплячих шарів сипких матеріалів. Показано, що рух віброкиплячого шару по вібруючим поверхням відповідає руху псевдопластичних рідин. Проведено експериментальні дослідження гідродинаміки віброкиплячого шару та теплообміну теплоносіїв з вібруючими поверхнями на стендових моделях. Розроблено теплообмінник-утилізатор для використання теплоти сипкого матеріалу, конструктивні особливості якого забезпечують інтенсифікацію теплообміну за участю сипких матеріалів. Розроблений утилізатор та програмний продукт впроваджено на двох підприємствах.

1. Проведено моделювання гідродинаміки віброкиплячого шару на основі створеної математичної моделі, яка описує структуру і поведінку віброкиплячого шару в різних умовах, дозволяє спрогнозувати поведінку віброкиплячого шару в цілому для широкого спектру впливаючих чинників: фізичних властивостей сипкого матеріалу та газового середовища, геометрії робочого органу, параметрів вібровпливів, особливостей взаємодії фаз між собою та з вантажонесучими поверхнями. Отримана модель дозволяє автоматизувати обчислення з використанням мінімального набору вхідних даних.

2. Отримані рівняння, що описують: поведінку віброкиплячого шару як суцільного середовища з особливою реологією, в якому, за рахунок підведеної зовнішньої вібрації, поширюються нелінійні хвилі деформації з періодичними змінами щільного та розпушеного стану; процес взаємодії віброкиплячого шару з вібруючими поверхнями з урахуванням деформацій вантажонесучих опор.

3. Створена система автоматизованого моделювання гідродинаміки віброкиплячих шарів «Виброслой 1.0», що дозволяє провести моделювання поведінки віброкиплячих шарів сипких середовищ з урахуванням фізичних параметрів сипкого середовища та газової фази, параметрів вібровпливів, особливостей фільтрації газу та властивостей робочих органів для ефективного проектування обладнання з віброкиплячим шаром.

4. Проведені теоретичні дослідження гідродинаміки руху віброкиплячих шарів сипких середовищ, включаючи: моделювання одиничного підкидання шару сипкого матеріалу; моделювання поведінки шару матеріалу на вертикально вібруючій поверхні; моделювання поведінки віброкиплячого шару, поперемінно контактуючого з двома вібруючими поверхнями.

5. Отримано профілі розподілу середньої швидкості по висоті шару при русі сипкого матеріалу по нахиленій вібруючій поверхні. За отриманими кривими плину віброкиплячого шару показано, що рух сипкого матеріалу по вібруючим поверхням відповідає руху псевдопластичних рідин.

6. Проведені експериментальні дослідження гідродинаміки віброкиплячого шару та теплообміну теплоносіїв з вібруючими поверхнями на стендових моделях. Було експериментально досліджено вплив параметрів вібрації, кута нахилу лотку, висоти шару сипкого матеріалу та конфігурації вібруючого лотка (прямокутний та напівкруглий) на гідродинаміку руху віброкиплячого шару. Проведено дослідження теплообміну віброкиплячих шарів сипких матеріалів та теплоносія (води) з вібруючими поверхнями в залежності від частот вібровпливів, результати яких були використані для проектування утилізаційного обладнання.

7. Розроблено теплообмінник-утилізатор для використання теплоти сипкого матеріалу, конструктивні особливості якого забезпечують інтенсифікацію теплообміну за участю сипких матеріалів.

8. Розроблена методика інженерного розрахунку та проведені комп’ютерні моделювання гідродинаміки та теплообміну теплоносіїв в запропонованому теплообмінному апараті.

9. Розроблене програмне забезпечення впроваджене для прогнозування динаміки шару сипкого матеріалу в процесі виробництва бетону та розчинів з урахуванням вібрації обладнання та проковзування шару матеріалу на ЗАТ „Управління виробничо-технологічної комплектації”, м. Херсон.

10. Запропонований теплообмінник-утилізатор впроваджений на ЗАТ «Укрсклопром», м. Херсон.

Список опублікованих праць за темою дисертаційної роботи:

1. Русанов С.А., Луняка К.В., Михайлик В.Д. Моделювання гідродинаміки віброкиплячих шарів // Вісник Тернопільського державного технічного університету. – 2006. – № 3. – С. 188-195.

Особистий внесок здобувача: вивчення літературних джерел, проведення теоретичних досліджень, участь в обговоренні та узагальненні результатів експериментів, підготовці матеріалів до публікації.

2. Русанов С.А., Луняка К.В., Карманов В.В. Математичне моделювання процесу віброкипіння сипких середовищ // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. – 2006. – № 1 (17). – С. 32-40.

Особистий внесок здобувача: розробка математичної моделі, узагальнення та підготовка матеріалів до публікації.

3. Русанов С.А., Луняка К.В., Чумаков Г.А. Особливості процесу віброкипіння шару сипкого матеріалу на вертикально вібруючих поверхнях // Вестник Херсонского национального технического университета. – 2006. – №3(26). – С. 131-135.

Особистий внесок: розробка методики та проведення досліджень, підготовка графічного матеріалу, підготовка матеріалів до публікації.

4. Лобов О.О., Русанов С.А., Валько М.І. Перспективи введення вібраційних дій у процес тіпання льону // Легка промисловість. – 2006. – №3 (207). – С. 48-49.

Особистий внесок здобувача: вивчення літературних джерел, проведення досліджень, участь в обговоренні та узагальненні результатів експериментів, підготовка матеріалів до публікації.

5. Русанов С.А., Луняка К.В., Смагін П.В. Дослідження процесу віброкипіння дисперсних середовищ // Вісник Хмельницького національного університету. – 2007. – № 1 (89). – С. 115-122.

Особистий внесок здобувача: проведення чисельних та натурних експериментів, участь в обговоренні та узагальненні результатів експериментів, підготовка матеріалів до публікації.

6. Русанов С.А., Луняка К.В., Ардашев В.А. Некоторые теоретические аспекты процесса виброкипения // Восточно-европейский журнал передовых технологий. – 2007. – №6/5 (30). – С.23-25.

Особистий внесок здобувача: огляд літературних джерел, узагальнення теоретичних результатів, підготовка матеріалів до публікації.

7. Русанов С.А., Луняка К.В. Гідродинаміка віброкиплячого шару, поперемінно контактуючого з двома вібруючими поверхнями. // Проблемы информационных технологий – 2007. – №2(002). – С.55-59.

Особистий внесок здобувача: розробка математичної моделі та алгоритму, підготовка матеріалів до публікації.

8. Луняка К.В., Литвиненко О.В., Русанов С.А. Проблемы исследования процесса смешения сыпучих материалов и пути их решения // Теорія і практика сучасного природознавства. Збірник наукових праць. – Херсон: ПП Вишемирський В.С., 2007. – С.45-48.

Особистий внесок здобувача: огляд періодичних публікацій та монографій, виготовлення експериментальної установки, проведення досліджень, участь в обговоренні та узагальненні результатів експериментів, підготовка матеріалів до публікації.

9. Луняка К.В., Литвиненко О.В., Русанов С.А. Визначення витрат потужності при змішуванні сипких матеріалів. // Вісник Хмельницького національного університету. – 2008. – № 1 (104). – С. 59-62.

Особистий внесок здобувача: проведення випробувань, участь в обговоренні та узагальненні результатів експериментів, підготовка матеріалів до публікації.

10. Пат. № 28015 U Україна, МПК F28D7/10. Теплообмінник / С.А.Русанов, К.В.Луняка, О.І.Клюєв. – № u 200707070; Заявлено 25.06.2007; Опубл. 26.11.2007; Бюл. № 19 – 6 с.

Особистий внесок здобувача: проведення патентного пошуку, виготовлення моделі, проведення випробувань, участь в обговоренні та узагальненні результатів експериментів, підготовка матеріалів до винаходу.

11. Луняка К.В., Русанов С.А., Лобов О.О. Особливості процесів вібровпливів на шари гранульованих та волокнистих матеріалів // Проблеми легкої та текстильної промисловості України. – 2006. – №2(12). – С.180.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень, аналіз результатів досліджень, підготовка матеріалів до публікації.