АНДРЕЄВ І. А.

Сортировать по умолчанию названию
  • ПЛИН ФІБРОБЕТОННОЇ СУМІШІ В КІЛЬЦЕВОМУ КАНАЛІ, ЯКИЙ ЗВУЖУЄТЬСЯ

    Для оцінювання процесу віброекструзії фібробетону, який здійснюється при формуванні труб, в роботі пропонується методика розрахунку швидкості плину суміші у круглому кільцевому каналі, що звужується. Враховується, що вібруючі фібробетонні суміші при віброекструзії являють собою псевдоньютонівські системи. Розрахункова схема процесу у круглому кільцевому каналі, що звужується, подана на рис. 1. Висота стовпа суміші L у вертикальному каналі підтримується постійною. Розрахунок швидкості, який базується на використанні формули (1) і урахуванні наведених припущень дозволяє оцінити процес плину суміші у збіжному кільцевому каналі віброекструдера при формуванні фібробетонних труб. Для визначення характеру зміни складової швидкості плину i u по перерізу каналу віброекструдера було розроблена програма розрахунку на ПЕОМ. Результати виконання розрахунку наведені на рисунку 2. Розподіл відносних швидкостей було отримано у каналі висотою L = 0,5 м з кутом нахилу твірної каналу до вертикалі o 30 і радіусами на виході 0,18 R м бк , 0,15 R м мк . Впровадження наведеного у статті методу розрахунку ізотермічної ламінарної усталеної течії нестисливої ньютонівської рідини дозволяє оцінити різноманітні гідродинамічні процеси у кільцевих збіжних каналах при низьких значеннях числа Рейнольдса, коли не виникають так звані «повзучі течії». Це якраз відбувається при плині фібробетонної суміші в каналах віброекструдера при виготовленні круглих труб.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ЛАМІНАРНОГО КОНВЕКТИВНОГО ЗМІШУВАННЯ ПРИ ВІБРОЕКСТРУЗІЇ ФІБРОБЕТОНУ

    У процесі віброекструзії має місце ламінарне конвективне змішування, кількісним критерієм якого є сумарна деформація зсуву. Такий тип змішування застосовується переважно при переробці високов’язких середовищ. Вадою ламінарного конвективного змішування є нерівномірність зсувних деформацій у всьому об'ємі матеріалу. При цьому змішувальний ефект у центральних частинах будь-якого каналу залишається низьким через те, що деформації зсуву в цих місцях наближаються до нуля. Для усунення цього недоліку компоненти суміші пропускають через декілька змішувальних каналів, доки не буде досягнуто потрібної якості суміші. Задачею роботи є з'ясування відмінностей процесу змішування у каналах різної форми і оцінка впливу розмірів каналів на якість процесу. Кількісний опис відмінностей у деформуванні суміші при віброекструзії для визначеного каналу можна здійснити за допомогою функції розподілу деформацій. Розміри каналів підбиралися таким чином, щоб їх продуктивності були однаковими при висоті суміші у каналах L2 - L1 = 0,5 м і куті нахилу збіжних стінок 30 o . За базовий прийнятий плоский збіжний симетричний канал з шириною вихідної щілини 50 мм. Круглий кільцевий канал має менший радіус Rм 0,15м і більший радіус каналу Rб 0,18 м . В результаті було визначено, що кільцеві канали, порівняно зі збіжними, забезпечують відчутне зменшення нерівномірності розподілу деформацій зсуву по перерізу каналу. При цьому збільшується і частина об'ємної витрати, що характеризується меншим за середній часом перебування суміші у каналі бункера віброекструдера.

    Переглянути
  • ШЛЯХИ УДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ОТРИМАННЯ ШАРУ ЦЕМЕНТНО-ПІЩАНОГО РОЗЧИНУ ПРИ ВІБРОЕКСТРУЗІЇ ФІБРОБЕТОННИХ ВИРОБІВ

    Дисперсне армування бетону є сучасним напрямком покращення практично всіх його основних фізико-механічних характеристик за рахунок залучання фібр у спільну роботу з бетоном при виникненні напружень. Фібробетон відрізняється від традиційного бетону більш високими показниками при випробовуваннях на розтяг, зріз, вигин, ударну і втомлену міцність, тріщиностійкість, вогнеміцність. За показниками роботи руйнування фібробетон у 20 разів може перевищувати звичайний бетон. Все це забезпечує його високу техніко-економічну ефективність. На усі перераховані фізико-механічні властивості готового формованого виробу впливає насамперед процес змішування. Фібру допустимо перемішувати з сумішшю у будь-яких типах змішувачів. Додавання фібр проводять декількома методами: 1) Перемішування з сухими компонентами суміші: щебінь, пісок, цемент, фібра. Потім проводять додавання води. 2)Введення фібри здійснюється після перемішування усіх сухих компонентів суміші з додаванням води. 3)Введення фібри під час або після заповнення змішувача бетонною сумішшю. Усі ці методи не дають достатнього ступеня розподілення фібри у суміші. Тому доцільно використовувати метод віроекструзійного змішування, важливою перевагою якого є можливість використання меншої кількості води у композиції, оскільки відомо, що зайва вода, яка не входить у реакцію з цементом, збільшує пористість виробу і погіршує його міцність і щільність. Порівнянно зі звичайним змішуванням, віброперемішування покращує фізико-механічні показники виробів, дозволяє вводити в суміш більше фіброволокна без утворення грудок, прискорює процес утворення структури і сприяє зростанню міцності, шліхом збільшення центрів кристалізації, також зменшується тривалість термовологої обробки виробів. Гарне змішування буде досягатися за умови макрооднорідності суміші, що у віброекструзійній технології забезпечується розподілом і змочуванням фібр у тонкому шарі розчину безпосередньо перед змішуванням. Традиційним пристроєм для отримання тонкого шару розчину у віброекструзійній технології є дозатор-живильник для безперервної подачі на транспортерну стрічку декількох суцільних джгутів розчину вкупі з вібростолом. При проходженні стрічки по поверхні вібростолу прямокутні у поперечному перерізі джгути розтікаються по всій ширині транспортерної стрічки, утворюючи рівномірний шар розчину. За останні п’ять років визначились основні наступні шляхи удосконалення обладнання для отримання тонкого шару розчину: 1) Для зменшення металоємності і потужності пристрою у нижній частині дозатора-живильника замість вібростолу кріпиться плита, по поверхні якої рухається стрічка транспортера (рис. 1). 2) Для покращення якості шару розчину вирізи (в яких формуються джгути) на нижній крайці передньої стінки дозатора-живильника виконують такими, що звужуються догори. 3) Для інтенсифікації процесу розтікання розчину по всій ширині стрічки над вирізами в передній стінці дозатора-живильника закріплюють розріджувач джгутів (рис. 2). 4) Для забезпечення отримання джгутів розчину зі стабільними формою і якістю формування цих джгутів здійснюється в окремих збіжних каналах дозатора-живильника (рис.3). 5) Для зменшення металоємності пристрою і покращення властивості розчину по всьому його об'ємі направляючі канали дозатора-живильника виконують у вигляді зрізаних конусів. Проведений аналіз останніх конструкцій дозаторів-живильників розчину необхідний для подальшого удосконалення процесу отримання шару цементно-піщаного розчину при віброекструзії фібробетонних виробів.

    Переглянути
  • Удосконалення процесу змішання фібробетонної суміші при віброекструзії

    Дисперсне армування бетону є сучасним напрямком покращення практично всіх його основних фізико-механічних характеристик за рахунок залучання фібр у спільну роботу з бетоном при виникненні напружень. Значне зниження в'язкості матриці, при якому можливо здійснювати її армування будь-якими фібрами при знижених водоцементних відношеннях і без використання поверхнево – активних речовин можна досягти застосуванням віброекструзійного способу формування, розробленого у Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут”. Крім того віброекструзійний спосіб дає можливість орієнтувати фібри вздовж осі формування, тобто більш ефективно використовувати армуючі властивості фібр і виготовляти більш тонкостінні вироби порівняно з традиційною технологією. При цьому здійснюється ефективне змішання компонентів суміші з виключенням грудкування чи руйнування фібр. У процесі віброекструзії має місце ламінарне конвективне змішання. Кількісним критерієм ламінарного змішання є ступінь збільшення площі поверхні розділу між компонентами, яка у свою чергу залежить від сумарної деформації і початкової орієнтації поверхні. Метою цієї роботи є удосконалення процесу віброекструзійного змішання. Недоліком відомих віброекструдерів для змішання компонентів суміші, в тому числі і каскадних, є низький змішувальний ефект у центральних частинах змішувально-живильних ділянок, через те, що деформації зсуву в цих місцях дорівнюють нулю. Тому авторами був запропонований віброекструдер для змішання бетонних сумішей, в якому забезпечується рівномірність зсувних деформацій, а отже і рівномірність змішання суміші по перерізу бункера віброекструдера і, відповідно, властивостей одержуваної бетонної суміші по всьому її об’єму [1]. Для цього у бункері 1 віброекструдера (див. рисунок) з похилими плоскими стінками 2, які своїми нижніми ділянками 3 утворюють роздавальне вікно 4, змонтовані одна над одною у шаховому порядку щонайменше два ряди перегородок у вигляді вертикальних пластин 5. Збудник коливань 6 закріплено на одній з похилих стінок бункера 1. Кількість пластин у рядах зменшується по ходу плину суміші, а самі пластини у рядах розташовані у шаховому порядку. Виконання перегородок у вигляді вертикальних пластин виключає утворення окремих змішувально-живильних ділянок, внаслідок чого плин суміші здійснюється суцільним потоком, збільшення кількості каналів призводить до підвищення сумарної деформації зсуву, а розташування пластин у рядах у шаховому порядку – до зрівняння остаточної деформації зсуву суміші у перерізі бункера віброекструдера. Це забезпечує рівномірність змішання, а, відповідно, і властивостей суміші по всьому її об'ємі, що сприяє одержанню продукції високої якості. Наведена конструкція віброекструдера має крім симетричних каналів також і плоскі несиметричні канали. Вирішення задачі змішання у таких каналах було подано авторами у роботах [2,3]. Отримані розрахункові залежності для визначення деформації зсуву, часу перебування суміші у несиметричних каналах передбачається застосовувати при розрахунках нового віброекструзійного обладнання для перемішування фібробетонних сумішей і формування дисперсноармованих виробів.

    Переглянути
  • НОВІ КОНСТРУКЦІЇ СПІРАЛЬНИХ ТЕПЛООБМІННИКІВ

    Для нагрівання або охолодження забруднених рідин з високою в’язкістю найбільш ефективними є спіральні теплообмінники, які характеризуються компактністю і малим гідравлічним опором порівняно з теплообмінними апаратами інших типів. Конструкція такого апарата дозволяє проводити порівняно легке очищення каналів. Авторами запропоновані нові конструкції спіральних теплообмінників, які характеризуються меншим гідравлічним опором, що, у свою чергу, сприяє зниженню забруднюваності внутрішньої поверхні апарата і потужності, яка необхідна для прокачування теплоносіїв. Конструкція теплообмінника [1] ефективна за умови незначної продуктивності, коли середні швидкості течії теплоносіїв у патрубках і спіральних каналах не дуже різняться (рисунок 1). Гідравлічний опір зменшується при переході теплоносіїв з патрубків у спіральні канали і навпаки, апарат не має проміжних камер. Для апаратів більшої продуктивності пропонується на відміну від теплообмінника [2] в місцях з’єднання патрубків підведення й відведення теплоносіїв зі спіральними каналами відповідні патрубки виконати у вигляді напівтруб у поперечному перерізі, а спіральні канали такими, що збільшуються по ширині до розмірів внутрішніх діаметрів відповідних патрубків [3] (рисунок 2). В результаті усуваються різкі звуження (розширення), що дозволяє здійснити плавний перехід теплоносіїв з патрубків у спіральні канали (і навпаки), значно зменшити гідравлічний опір апарата. Пропоновані конструкції спіральних теплообмінників дозволяють зменшити гідравлічний опір апаратів і використовувати більш в’язкі і забруднені теплоносії. Останню конструкцію теплообмінника пропонується використовувати при очищенні газу від двоокису вуглецю для охолодження розчину моноетаноламіну, який має відносно високу в’язкість (коефіцієнт динамічної в’язкості становить 19. 10–3 Па. с).

    Переглянути
  • УДОСКОНАЛЕННЯ УСТАНОВКИ ВІБРОЕКСТРУЗІЇ ФІБРОБЕТОННИХ ВИРОБІВ

    Початковою стадією процесу змішування фібр з цементно-піщаним розчином при віброекструзії фібробетону є формування тонкого шару розчину і змочування цим розчином фібр шляхом їх занурення у шар цементно-піщаного розчину на транспортері 3 (Рисунок 1). Авторами з метою удосконалення процесу віброекструзії було запропоновано у пристрої для одержання шару цементно-піщаного розчину 1 направляючі канали виконати у вигляді зрізаних конусів, що значно зменшить металоємність дозатора-живильника. При цьому конічні канали, порівняно з плоскими, забезпечують більш рівномірний розподіл деформацій зсуву по перерізу каналу. Це, у свою чергу, покращує процес додаткового змішування цементно-піщаного розчину при його плині у направляючих вставках, а отже і властивості розчину по всьому його об'ємі. З метою повного змочування цементно-піщаним розчином фібр після часткового занурення фібр у шар цього розчину частину розчину перед завантаженням віброекструдера 4 необхідно подавати на змочування сухої поверхні фібр. Це підвищує рівномірність розташування фібр у розчині порівняно з відомими способами, покращує змішування в процесі віброекструзії, а отже і якість виробів, які формуються. Змочування сухої поверхні фібр перед подачею суміші у віброекструдер можна здійснити за допомогою пістолета-розпилювача для нанесення цементних розчинів (рисунок 2). Апарат розпилює основу із цементних мас з наповнювачами у вигляді піску різноманітного розміру повітрям, що подається в камеру та виходить через сопло діаметром до 10 мм. Продуктивність пістолета - розпилювача 90 – 100 м 2 /год; тиск повітря – 0,2 – 0,3 МПа, об'єм бачка – 3 л; маса – 2,2 кг. В результаті проведених досліджень авторами були подані дві заявки на патенти України на корисні моделі.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ЗМІШУВАННЯ ФІБРОБЕТОННОЇ СУМІШІ В ПРОЦЕСІ ВІБРОЕКСТРУЗІЇ ТРУБ

    Авторами був запропонований віброекструдер для формування фібробетонних труб [1], в яком здійснюється плин суміші у кільцевому каналі. Відповідно до цього була поставлена задача з'ясування особливостей процесу змішування, який при цьому здійснюється. Був розглянутий процес простого змішування в умовах ламінарного плину при відсутності дифузії, що має місце у круглому кільцевому каналі. Для вирішення задачі використовувався феноменологічний підхід, який приймає фібробетонну суміш, як однорідне ізотропне середовище, а про структуру суміші робляться лише загальні застереження. Враховувалось, що вібруючі фібробетонні суміші при віброекструзії являють собою псевдоньютонівські системи. Отримані формули дозволяють здійснити кількісний опис деформування суміші за допомогою функції розподілу деформацій. Запропоновані аналітичні залежності передбачається застосовувати для розрахунку нового віброекструзійного обладнання для перемішування фібробетонних сумішей і формування дисперсноармованих труб.

    Переглянути
  • РОЗРАХУНОК ПЛИНУ ФІБРОБЕТОННОЇ СУМІШІ В БАГАТОКАНАЛЬНИХ ВІБРОЕКСТРУДЕРАХ

    Для забезпечення поперечного орієнтування фібр у плоских виробах були запропоновані спеціальні конструкції віброекструдерів, які містять декілька послідовно розташованих каналів [1,2]. Відповідно до цього виникла задача математичного опису процесу плину суміші в таких апаратах. При вирішенні задач плину враховується, що вібруючі бетонні і фібробетонні суміші являють собою псевдоньютонівські системи. Крайові умови задач встановлюються з умови нерухомості рідини біля стінок каналу. У випадку багатоканального віброекструдера розглядається останній вертикальний канал, який є визначальним при розрахунку продуктивності. Для опису процесу була вибрана циліндрична система координат (r,ϕ,z). Початок координат вибрано у точці перетину ліній, що є продовженнями похилих стінок каналу (рис. 1). Передбачається, що всі промені, які проходять через початок координат, є лініями плину, а висота шару суміші у бункері віброекструдера підтримується постійною. Тоді окружна швидкість uϕ усюди дорівнює нулю. На відміну від попередніх вирішень задач плину між плоскими нерухомими стінками, що сходяться, у нашому випадку при складані граничних умов був враховуваний гідростатичний тиск суміші на вході в останній канал. Запропоновані формули дозволяють розрахувати продуктивність багатоканальних віброекструдерів і розподіл швидкостей в останньому симетричному каналі, що звужується. Розподіл швидкостей в інших каналах розраховується через об'ємну витрату віброекструдера q . У випадку несиметричних каналів, які передують останньому симетричному, швидкості розраховуються за відповідними формулами з урахуванням витрати віброекструдера. Значення деформації зсуву, функції розподілу деформацій і функції розподілу часу перебування розраховуються за запропонованими раніше формулами, тому, що ці величини залежать тільки від геометрії каналу. Результати роботи передбачається використовувати при проектуванні нового віброекструзійного обладнання для виготовлення дисперсноармованих виробів.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ПЛИНУ ЦЕМЕНТНО-ПІЩАНОГО РОЗЧИНУ У ПІРАМІДАЛЬНОМУ КАНАЛІ ДОЗАТОРА-ЖИВИЛЬНИКА

    Тонкий шар цементно-піщаного розчину при віброекструзії отримують за допомогою дозатора-живильника. Для вдосконалення формування шару розчину були запропоновані конструкції дозаторів-живильників, які виключають утворення «застійних» зон і забезпечують отримання джгутів цементно-піщаного розчину зі стабільними формою і якістю. (патенти України №№ 49251, 54489). Подача розчину на транспортер при цьому здійснюється через квадратні у поперечному перерізі збіжні канали. Аналітичних формул для опису плину у таких каналах не існує. При розгляді процесу плину використовується феноменологічний підхід, який приймає цементно-піщаний розчин, як однорідне ізотропне середовище, про структуру якого робляться лише загальні застереження. Враховується, що в умовах вібрації, яка створюється стандартними вібраторами, розчин являє собою псевдоньютонівську систему. Вважається, що в процесі дозування висота шару суміші у каналах дозатора-живильника підтримується постійною. Розрахункова схема процесу плину цементно-піщаного розчину в каналі дозатора-живильника наведена на рисунку 1. Для зручності розрахунку початок прямокутних координат ( x′, y′,z′) вибрано у центрі основи зрізаної піраміди. Для розрахунку складової швидкості uZ у напрямку осі z′ у пірамідальному каналі за допомогою відомої з літератури формули. Розподіл швидкостей було отримана на виході з каналу висотою L = 0,25 м зі стороною меншої основи пірамідального каналу Wк = 0,06 м при куті нахилу бічної грані пірамідального каналу до вертикалі o ϕ = 30 і витраті с Q = 2⋅10−4 м .

    Переглянути
  • СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ ФІБРОБЕТОННИХ ЛОТОКІВ

    Залізобетонні лотоки широко застосовуються для обладнання підземних інженерних комунікацій для гарячого і холодного водопостачання, прокладки кабелів, при будівництві підземних і багатоповерхових гаражних комплексів, для видалення гною, як кормушки і т. ін. Високі фізико-механічні характеристики віброекструзійного фібробетону визначають можливість його застосування замість низько навантажених залізобетонних конструкцій. Але у випадках, коли полки лотоків розташовані не під прямим кутом до стінки, фіксувались розриви суцільності суміші в процесі віброекструзії і, відповідно, недостатня якість виробів. Запропонований раніше спосіб формування фібробетонних виробів [1] включає віброекструзію фібробетонної суміші у горизонтально розташовану форму, яка виконана з шарнірно з‘єднаних секцій піддону і стінок з закрилками, фіксацію закрилок на поверхні фібробетонної суміші і поворот вниз крайніх секцій піддону на заданий кут при вібрації. Цей спосіб забезпечує підвищення якості лотоків. Але при повороті вниз крайніх секцій піддону на кут близький до 90 градусів (при виготовлені найбільш поширених лотоків) здійснюється значне переформування стінки лотока, вона стоншується, змінюється орієнтація фібрової арматури. Це у свою чергу впливає на міцність композиції і зменшує номенклатуру виробів, які виготовляються. Тому авторами було запропоновано в процесі віброекструзії отримувати конфігурацію лотока з полками, які розташовані під кутом 90 градусів до стінки, сам лоток укладати у форму полками вниз, після чого здійснювати поворот вгору секцій форми з полками лотока на заданий кут при вібрації (рис. 1, 2) [2]. Пропонований спосіб за рахунок незначних змін структури стінки лотока, які здійснюються при повороті секцій форми на останній стадії виготовлення, мало впливає на міцність віброекструзійного виробу, зберігає основний напрямок фібр у виробі, а отже поліпшує якість і розширює номенклатуру формованих лотоків.

    Переглянути
  • ЗМІШУВАЛЬНИЙ ВІБРОЕКСТРУДЕР ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ТОНКОСТІННИХ ФІБРОБЕТОННИХ ВИРОБІВ

    У процесі віброекструзії фібробетонних виробів має місце ламінарне конвективне змішування. Кількісним критерієм такого змішування є сумарна деформація зсуву, а вадою – нерівномірність зсувних деформацій у всьому об'ємі матеріалу. При цьому змішувальний ефект у центральних частинах будь-якого каналу залишається низьким через те, що деформації зсуву в цих місцях наближаються до нуля. Для усунення цього недоліку компоненти суміші пропускають через декілька змішувальних каналів, доки не буде досягнуто потрібної якості суміші. В результаті порівняльного аналізу процесу ламінарного конвективного змішування при віброекструзії фібробетону [1] було визначено, що у випадку застосування плоских каналів найкращу якість змішування у всьому об‘ємі суміші забезпечує несиметричний плин суміші. З урахуванням отриманих результатів авторами була запропонована конструкція віброекструдера для змішування фібробетонної суміші, в якій між стінками бункера і вертикальними перегородками, а також між вертикальними перегородками і похилими перегородками утворюються плоскі несиметричні канали, які звужуються (рис.). Якість змішування у таких каналах набагато вище ніж у симетричних. Зменшення ширини каналів сприяє підвищенню середнього значення деформації зсуву, а утворення в бункері декількох паралельних каналів призводить до вирівнювання деформацій зсуву, яким піддається оброблювана фібробетонна суміш у віброекструдері, покращується її однорідність і якість виробів, що формуються. Пристрій працює наступним чином. У верхню частину бункера 1 завантажують бетонну суміш з фібрами і вмикають збудник коливань 8, після чого внаслідок коливань, які передаються від збудника коливань 8 до горизонтальної перегородки 7, похилих перегородок 6 кожної їхньої пари 5, стінок 2 бункера 1 і вертикальних перегородок 9, 11 суміш у бункері 1 розріджується і перетікає по каналам 10, 12, 13, які утворюються між стінками 2 бункера 1, похилими перегородками 6 і вертикальними перегородками 9, 11, в напрямку роздавального вікна 4, одночасно перемішуючись за рахунок зсувних деформацій. Виходячи з роздавального вікна 4 фібробетонна суміш подається у формуючий віброекструдер.

    Переглянути
  • УДОСКОНАЛЕННЯ ДОЗАТОРА-ЖИВИЛЬНИКА ФІБРОВОЇ АРМАТУРИ

    Традиційний дозатор-живильник фібрової арматури віброекструзійної установки містить бункер з днищем у вигляді похилого транспортера з голчастою стрічкою, встановлений всередині бункера над нижньою частиною похилого транспортера голчастий барабан, розташований на виході з дозатора-живильника розпушуючий голчастий барабан, роздавальне вікно, яке утворюється нижньою ділянкою похилого транспортера і голчастим барабаном, а також шибер для регулювання продуктивності дозатора [1]. Недоліком цієї конструкції є те, що фібри в процесі роботи дозатора- живильника скупчуються між голчастим барабаном і шибером, а це призводить до руйнування дисперсної арматури і, відповідно, до зменшення міцності фібробетонних виробів. Взагалі, в процесі віброекструзійного формування тільки на стадії дозування фібр можливе їх руйнування. Тому авторами було запропоновано відмовитись віл застосування плоского шибера для дозування фібрової арматури, а встановити голчастий барабан з можливістю його переміщення відносно похилого транспортера і фіксації в заданому положенні [2]. Це дозволяє забезпечити необхідну об'ємну витрату фібр і зменшити їх руйнування за рахунок регулювання продуктивності апарата змінюванням відстані між голчастим барабаном і похилим транспортером (див. рисунок). В результаті знижуються руйнуючі навантаження на фібри, зберігається їх довжина і, відповідно, властивості, як дисперсної арматури. В процесі роботи у верхню частину бункера 1 завантажують фібри, які похилим транспортером 2 з голчастою стрічкою подаються в напрямку роздавального вікна 5. Роздавальне вікно 5 забезпечує необхідну витрату фібрової арматури за рахунок змінення величини зазору між нижньою частиною похилого транспортера 2 і голчастим барабаном 3 при переміщенні останнього. На виході з дозатора-живильника встановлено розпушуючий голчастий барабан 4, який обертається з більшою швидкістю, ніж голчастий барабан 3 і призначений для розбивання можливих скупчень фібр. Виходячи з дозатора-живильника фібри подаються на змішування з розчином, цементом або іншими будівельними сумішами. Пропонована конструкція забезпечує безперервну рівномірну подачу фібр без їх руйнування, за рахунок чого покращується якість будівельних виробів.

    Переглянути
  • УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ ВОГНЕЗАТРИМУВАЧА

    Вогнезатримувачі широко застосовуються в газовій, металургійній та інших галузях промисловості, де при утворенні вибухонебезпечних сумішей необхідно забезпечити безпечну експлуатацію обладнання, зокрема, запобігти розповсюдженню полум’я по газоходах За конструкцією вогнезатримувачі підрозділяються на насадкові, касетні, сітчаті і металокерамічні [1]. Авторами пропонується удосконалити апарат, який складається з корпусу та вогнезатримуючого елемента у вигляді корзини з кільцевим простором, заповненим вогнезатримуючим матеріалом. Для більш рівномірного розподілу вогненебезпечної газової суміші в апараті після вхідного штуцера газової суміші перед вогнезатримуючогим елементом пропонується встановити розподільник газової суміші (див. рисунок). В результаті забезпечується підвищення терміну придатності вогнезатримуючого матеріалу [2]. Вогнезатримувач працює таким чином в разі виникнення пожежі. У верхню частину корпуса через штуцер 3 при закритих штуцерах 4 завантажують вогнеперешкоджаючий матеріал. Через штуцер 5 подається вогненебезпечна газова суміш, яка обтікає розподільник 7 і розподіляється всередині апарата, як показано на рисунку. Суміш проходить через шар вогнеперешкоджаючого матеріалу, де відбувається гасіння полум’я та часткове охолодження газу, і відводиться через штуцер 6. У разі закінчення терміну придатності вогнезатримуючого матеріалу перекривають подачу газової суміші, вивантажують відпрацьований матеріал через штуцери 4, а далі засипають новий через штуцер 3, попередньо закривши штуцери 4. Застосування пропонованого вогнезатримувача, нескладного у виготовленні та зручного в експлуатації, збільшує термін застосування вогнезатримуючого матеріалу і підвищує ефективність апарата.

    Переглянути
  • НОВА КОНСТРУКЦІЯ БАГАТОХОДОВОГО ТЕПЛООБМІННИКА

    Типовий кожухотрубний теплообмінник містить корпус, щонайменше одну трубну решітку, теплообмінні труби, штуцери для підведення й відведення теплоносіїв трубного й міжтрубного просторів, а також розташовані в корпусі поперечні перегородки для утворення багатоходового руху теплоносія міжтрубного простору. Недоліком такого апарата є відсутність можливості регулювання витрати одного з теплоносіїв за умови сталої витрати іншого (наприклад, під час утилізації теплового потоку сталої величини і необхідності періодичного споживання теплоти), що істотно звужує технологічні можливості теплообмінника. З метою вдосконалення роботи кожухотрубного теплообмінника було запропоновано штуцери для підведення та відведення теплоносія міжтрубного простору сполучити з відповідним колектором, при цьому між кожним із зазначених штуцерів і відповідним колектором необхідно встановити запірний вентиль (див. рисунок). Виконання теплообмінника із зазначеними ознаками надає можливість регулювання витрати теплоносія міжтрубного простору в кожному з ходів міжтрубного простору (кожний хід обмежено двома поперечними перегородками або трубною решіткою й поперечною перегородкою). Це забезпечується відкриванням або перекриттям запірних вентилів на одному чи декількох відповідних ходах міжтрубного простору [1]. Таким чином регулюється витрата оброблюваного в міжтрубному просторі теплоносія в широкому діапазоні величин.

    Переглянути
  • РОЗШИРЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ ТЕПЛООБМІННИКА

    Недоліком традиційного кожухотрубнорго теплообмінника є відсутність можливості одночасного оброблення декількох потоків теплоносіїв міжтрубного простору (потоків різних теплоносіїв, потоків одного теплоносія з різними температурами та/або витратами тощо), що істотно звужує технологічні можливості теплообмінника. Авторами було запропоновано нове конструктивне виконання апарата [1], який містить корпус 1, трубні решітки 2 і 3, теплообмінні труби 4, штуцери 5–10 для підведення й відведення теплоносіїв трубного й міжтрубного просторів, а також розташовану в корпусі поперечну перегородку 11 для утворення багатоходового руху теплоносія міжтрубного простору, при цьому поперечну перегородку 11 виконано у вигляді круглого диска для повного перекриття порожнини корпуса 1. Штуцери 7–10 для підведення й відведення теплоносія міжтрубного простору встановлено на корпусі в місці кожного ходу 12 міжтрубного простору ( див. рисунок). Під час роботи теплообмінника теплоносії надходять у штуцери 5, 7 і 9, а видаляються з теплообмінника крізь штуцери 6, 8 і 10. При цьому за рахунок контакту з протилежними поверхнями теплообмінних труб 4 відбувається процес теплообміну між теплоносіями: одного теплоносія трубного простору і декількох теплоносіїв міжтрубного простору, кількість яких перевищує на одиницю кількість поперечних перегородок 11. Для надійного ущільнення теплообмінних труб 4, а також зниження небажаного теплообміну між сусідніми потоками міжтрубного простору кожну поперечну перегородку 11 по товщині може бути виконано складеною із двох частин 13 і 14 з розташуванням між ними шару 15 з еластичного матеріалу, наприклад, гуми.

    Переглянути
  • КОЖУХОТРУБНИЙ ВИПАРНИК

    Кожухотрубні випарники з прямолінійними або U-подібними трубчастими теплообмінними елементами широко застосовуються у хімічній, нафтопереробній, харчовій, теплоенергетичній та інших галузях промисловості. Найбільш поширений апарат містить горизонтальний корпус з люком у днищі для приєднання нагрівального трубного пучка, штуцери, а також розташовану в корпусі вертикальну круглу переливну перегородку з видаленим у її верхній частині сегментом [1]. Цей випарник забезпечує достатньо надійне випаровування рідини, що міститься в міжтрубному просторі, проте фіксована висота переливної перегородки унеможливлює регулювання рівня зазначеної рідини в корпусі, що погіршує ефективність випаровування рідини залежно від її властивостей. З метою вдосконалення кожухотрубного випарника було запропоновано виконати у перегородці виріз, закритий накладним листом і установленим з можливістю регулювання його положення по висоті (див. рисунок). Сам накладний лист при цьому може бути споряджено виведеним за межі корпуса засобом для регулювання положення накладного листа. В результаті цього забезпечується можливість зміни висоти прорізу у світу у перегородці, а отже й рівень рідини, що перебуває в корпусі випарника й піддається випаровуванню. Це підвищує ефективність випаровування рідини залежно від її властивостей, а отже й розширює технологічні можливості випарника.

    Переглянути
  • НОВА КОНСТРУКЦІЯ ТЕПЛООБМІННИКА

    Кожухотрубні теплообмінники є найбільш поширеними апаратами в хімічній промисловості. Такі теплообмінники складаються з пучка труб, кінці яких закріплені в спеціальних трубних решітках, найчастіше по вершинах правильних трикутників. Обичайку корпуса в поперечному перерізі виконують у вигляді кола, а труби розміщуються всередині загального кожуха, причому один з теплоносіїв рухається по трубах, а інший – у просторі між кожухом і трубами (міжтрубний простір). Недоліком таких апаратів є нераціональне розміщення теплообмінних труб у його міжтрубному просторі, оскільки між обичайкою та утвореним сукупністю теплообмінних труб шестикутником залишається незаповнені ними сегменти. Це порушує гідродинаміку потоку в міжтрубному просторі і погіршує умови тепловіддачі в ньому. При виконанні корпуса теплообмінника у вигляді правильного шестикутника в поперечному перерізі [1] умови тепловіддачі покращуються. Проте недоліком останньої конструкції є значні габарити, зокрема в разі виконання теплообмінника горизонтальним – його висота, а в разі виконання його вертикальним – ширина або глибина. Для зменшення одного з габаритів поперечного перерізу теплообмінника в цілому за умови збереження стабільної гідродинаміки потоку та ефективної тепловіддачі в міжтрубному просторі теплообмінника авторами було запропоновано обичайку корпуса в поперечному перерізі виконати подовженою (див. рисунок). При цьому забезпечується щільне заповнення теплообмінними трубами порожнини кожуха, а отже зберігаються стабільна гідродинаміка потоку та ефективна тепловіддача в міжтрубному просторі теплообмінника [2].

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ БЛОКУ ОЧИСТКИ ГАЗОВИХ ВИКИДІВ

    Очистка гідрогена від двоокису вуглецю проводиться 15% розчином моноетаноламіну в абсорбері (див. рисунок) Гідроген під тиском 0,4-0,7 МПа та з температурою ~ 40⁰С подається в абсорбер 1 знизу. Зверху подається 15% розчин моноетаноламіну (МЕА). Насичений розчин МЕА виходить із нижньої частини абсорбера і насосом через теплообмінник 4 подається у верхню частину регенератора 5. В теплообміннику 4 насичений МЕА розчин нагрівається до 100⁰С за рахунок тепла регенерованого МЕА.Нагрівання МЕА-розчину в кип’ятильнику 6 відбувається парою. Регулювання подачі пари проводиться регулятором по температурі МЕА- розчину після кип’ятильника. Регенерований розчин МЕА з температурою 120⁰С через фільтри надходить у теплообмінник 4, де віддає свою теплоту насиченому розчину МЕА,а потім насосами через холодильник 3 з температурою 40⁰С подається у верхню частину абсорбера 1. Гази десорбції, що виходять з верхньої частини регенератора 5 з температурою 100⁰С надходять на охолодження до температури 40⁰С в холодильник 8. Карбонатна кислота та конденсат із холодильника 8 подаються у барабанний вакуум-фільтр 9, де відбувається фільтрування газу від конденсату (флегми). Потім СО2 викидається через вихлопну трубу у атмосферу, а флегма повертається в цикл розчину МЕА для підтримання балансу води в системі. З метою очищення розчину МЕА від продуктів розпаду, окислення та осмолення моноетаноламінів та неорганічних домішок, що викликають корозію та ерозію апаратури, передбачена розгонка частини розчину, що циркулює у спеціальному апараті – смоловідокремлювачі 7. Зливна ємність 2 слугує для приготування розчину МЕА необхідної концентрації та прийому розчину МЕА із апаратів опорожненні системі. З метою вдосконалення блоку очистки газових викидів запропоновано в якості теплообмінника 5 використовувати апарат, у якому забезпечується можливість регулювання в широкому діапазоні витрати одного з теплоносіїв за умови сталої витрати іншого теплоносія [1]. Для цього штуцери для підведення й відведення теплоносія міжтрубного простору сполучаються з відповідним колектором, а між кожним із зазначених штуцерів і відповідним колектором встановлюється запірний вентиль.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ ЛІНІЇ ВИРОБНИЦТВА ЛИМОННОЇ КИСЛОТИ

    Підготовка живильного середовища для культивування мікроорганізма – продуцента лимонної кислоти складається з приготування розчину сировини певної концентрації і додаванні до нього азоту, фосфору і інших елементів, необхідних для життєдіяльності мікроорганізмів. З метою оптимізації складу живильного середовища в мелясних розчинах попередньо осаджують солі важких металів (заліза, магнію та інших). Початкова величина рН готового живильного середовища встановлюється додаванням кислоти або лугу. Реакційну масу після розкладення цитрату кальцію без осадження іонів заліза та миш’яку фільтрують, розчин лимонної кислоти освітлюють активованим вугіллям, знову фільтрують на фільтрпресах і охолоджують водою в теплообміннику до температури 40-45 С. Очищений розчин лимонної кислоти упарюється під вакуумом в три етапи до досягнення необхідної концентрації (близької до насиченої) і зливають до кристалізаторів, в яких поступово знижують температуру. Освітлені кристали лимонної кислоти, що утворилися, відділяють від маточного розчину на центрифугах, промивають холодною водою, сушать і пакують. Модернізація лінії полягає в розширенні технологічних можливостей кожухотрубного теплообмінника за рахунок одночасного оброблення декількох потоків теплоносіїв міжтрубного простору. Для цього пропонується кожну поперечну перегородку виконати у вигляді круглого диска для повного перекриття порожнини корпуса, а штуцери для підведення й відведення теплоносія міжтрубного простору встановити на корпусі в місці кожного ходу міжтрубного простору [1].

    Переглянути
  • УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ КОЖУХОТРУБНОГО ВИПАРНИКА

    Традиційний кожухотрубний випарник містить горизонтальний корпус з люком у днищі для приєднання нагрівального трубного пучка, штуцери, а також розташовану в корпусі вертикальну переливну перегородку. Такий випарник забезпечує достатньо надійне випаровування рідини, що міститься в міжтрубному просторі, проте відсутність спрямованої її циркуляції сприяє відкладенню забруднень на зовнішній поверхні теплообмінних труб, а отже погіршує ефективність випаровування. Авторами було запропоновано вдосконалення кожухотрубного випарника, у якому його нове конструктивне виконання забезпечує спрямований рух рідини, що випаровується в корпусі. Для цього над трубним пучком розташовують циркуляційну трубу. У найприйнятнішому прикладі виконання випарника циркуляційну трубу виконують перфорованою, а над циркуляційною трубою розміщують краплевідбійник [1]. Розташування над трубним пучком циркуляційної труби забезпечує утворення висхідного потоку парорідинної суміші над трубним пучком з подальшим відділенням з цієї суміші пари, а також утворення низхідного руху звільненої від пари рідини вздовж стінки корпуса під трубний пучок. Утворювана в корпусі випарника циркуляція випаровуваної рідини уповільнює відкладення забруднень на зовнішній поверхні теплообмінних труб, що поліпшує ефективність процесу випаровування. Виконання циркуляційної труби перфорованою забезпечує надійну циркуляцію рідини незалежно від рівня рідини в корпусі (висоти вертикальної переливної перегородки), а розміщення над циркуляційною трубою краплевідбійника забезпечує відведення з випарника сухої, а не вологої пари.

    Переглянути
  • УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ КОЖУХОТРУБНОГО ТЕПЛООБМІННИКА

    Для забезпечення щільного заповнення теплообмінними трубами порожнини кожуха і вирівнювання гідродинаміки потоку в міжтрубному просторі кожух у поперечному перерізі виконують у вигляді шестикутника [1]. Проте, недоліком такої конструкції є нетехнологічність виготовлення кожуха (необхідність зварювання з окремих плоских листів), а також значний гідравлічний опір біля вершин шестикутника поперечного перерізу кожуха, а отже і міжтрубного простору в цілому. Авторами було запропоновано кожух у поперечному перерізі виконувати у вигляді шестикутника із заокругленими вершинами [2]. У найприйнятнішому прикладі виконання теплообмінника кожну з шести труб, які розташовані у вершинах шестикутника поперечного перерізу кожуха, розміщують в центрі відповідного заокруглення вершини зазначеного шестикутника (див. рисунок). Виконання обичайки корпуса із зазначеними ознаками забезпечує можливість виготовлення кожуха з суцільної листової заготовки пластичним деформуванням на валковій листозгинальній машині, що істотно спрощує технологію виготовлення кожуха й теплообмінника в цілому. Заокруглені вершини кожуха сприяють плавності потоку теплоносія, що рухається в міжтрубному просторі між кожухом і розташованими в його вершинах теплообмінними трубами. Забезпечення постійної величини проміжку між кожухом і теплообмінними трубами, ще більш поліпшує гідродинаміку в міжтрубному просторі, а отже і зменшує його гідравлічний опір.

    Переглянути
  • ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСУ КОНДЕНСАЦІЇ ПАРИ

    Процес конденсації пари в теплообмінних апаратах здійснюється найчастіше на зовнішній поверхні теплообмінної труби. Для ефективного руйнування утворюваної на зовнішній поверхні теплообмінної труби плівки конденсату і вчасному звільненню від конденсату, а отже й підвищенню ефективності теплообміну, було запропоновано застосовувати турбулізатор у вигляді сукупності прямолінійних стрижнів, закріплених щонайменше у двох обоймах, встановлених на циліндричній оболонці з можливістю обертання навколо неї. При цьому турбулізатор споряджено щонайменше однією крильчаткою [1]. Таке виконання забезпечує обертання крильчатки під дією потоку, що набігає ззовні елемента, а разом із крильчаткою й обойм із прямолінійними стрижнями. Це сприяє вчасному руйнуванню плівки конденсату, що утворюється на зовнішній поверхні оболонки елемента, а отже і звільненню зовнішньої теплообмінної поверхні елемента для ефективного контакту з нею пари, що підлягає конденсації. Запропонований горизонтальний трубчастий теплообмінний елемент виконаний у вигляді циліндричної оболонки 1 з відкритими торцями 2 і 3 та розташованим ззовні неї турбулізатором, який виконано у вигляді сукупності прямолінійних стрижнів 4, закріплених щонайменше у двох обоймах 5 і 6, встановлених на циліндричній оболонці 1 з можливістю обертання навколо неї. При цьому турбулізатор споряджено щонайменше однією крильчаткою 7 (Рисунок 1). Теплоносій у вигляді пари контактує із зовнішньою поверхнею оболонки 1 елемента, яка зсередини охолоджується холодним теплоносієм. У результаті контакту пари із зовнішньою поверхнею відбувається конденсація пари. Одночасно під дією потоку пари здійснюється обертання крильчатки 7, а разом із крильчаткою 7 й обойм 5 і 6 із прямолінійними стрижнями 4. Це сприяє вчасному руйнуванню плівки конденсату, що утворюється на зовнішній поверхні оболонки 1 елемента, а отже і звільненню зовнішньої теплообмінної поверхні елемента для ефективного контакту з нею пари, що підлягає конденсації. Пропонована конструкція горизонтального трубчастого теплообмінного елемента істотно інтенсифікує процес конденсації пари на його зовнішній поверхні.

    Переглянути
  • ВДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ОХОЛОДЖЕННЯ ПОВІТРЯ

    При здійсненні різноманітних технологічних процесів, для уповільнення хімічних реакцій, затримки біохімічних перетворень, створення несприятливих умов для розвитку мікробів і ферментативних процесів в харчових продуктах під час зберігання чи транспортування, при кондиціонуванні атмосферного повітря і т. ін. необхідно охолоджувати повітря до рівня, що нижче температури оточуючого середовища. В наш час зміни клімату, в ситуації глобального потепління, питання охолодження повітря в літню спеку набуває, напевно, ще більше значення, ніж процес обігріву взимку. Згідно з даними НАСА (США), підвищення температури на 1 градус понад 22 градусів Цельсія, знижує продуктивність праці працюючих на 3,6%. Тобто, при температурі 32 градуси продуктивність праці зменшується на 36%. Охолодження повітря здійснюється завдяки передачі теплоти від тіл з низькою температурою до тіл, які мають вищу температуру. Для віднімання тепла від тіл з низькою температурою застосовують проміжні робочі тіла – холодильні агенти. В машинах для охолодження повітря здійснюється циркуляція холодоагенту в замкненому контурі, що містить конденсатор та випарник. Повітря охолоджується при контакті із зовнішньою теплообмінною поверхнею випарника. Проте такий спосіб достатньо енергоємний через низьку інтенсивність відбору теплоти від холодоагенту в конденсаторі за рахунок низького коефіцієнту тепловіддачі від зовнішньої теплообмінної поверхні конденсатора до атмосферного повітря. Для підвищення ефективності роботи конденсатора, а отже і зниження енергоємності способу пропонується конденсат водяної пари із збірника конденсату випарника подавати на зовнішню теплообмінну поверхню конденсатора в рідкому стані або у вигляді суміші, що отримується в результаті розпилу конденсату у потоці атмосферного повітря [1]. Відомо, що інтенсивність тепловіддачі від стінки до потоку води на два- три порядки вища за інтенсивність тепловіддачі від стінки до потоку повітря, тому подача конденсату водяної пари на зовнішню теплообмінну поверхню конденсатора в рідкому стані істотно підвищує ефективність роботи конденсатора, а отже і способу в цілому. Також відомо, що додавання конденсату водяної пари до потоку атмосферного повітря також інтенсифікує процес теплообміну між стінкою й вологим повітрям або повітряно-водяною сумішшю (залежно від вмісту вологи в повітрі) [2]. У разі якщо утворюваного конденсату не вистачатиме для ефективного охолодження конденсатора (наприклад, під час високої температури навколишнього повітря в літній період), то до потоку конденсату можна додавати додаткову воду. Пропонований спосіб дає змогу підвищити ефективність роботи конденсатора замкненого контуру холодоагенту за рахунок використання конденсату водяної пари, що утворюється в результаті охолодження повітря, що контактує із зовнішньою теплообмінною поверхнею випарника.

    Переглянути
  • УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ СЕКЦІЙНОГО КОЖУХОТРУБНОГО ТЕПЛООБМІННОГО АПАРАТА

    Недоліком існуючих конструкцій секційних кожухотрубних теплообмінників є великі габаритні розміри таких апаратів. Для істотного зменшення габаритних розмірів теплообмінника в поперечному напрямку, а також забезпечення можливості одночасного оброблення декількох потоків теплоносіїв як у трубному, так і в міжтрубному просторах було запропоновано кожух кожної секції в поперечному перерізі виконувати у вигляді правильного шестикутника, на кожному рівні кожуха відповідної секції виконувати по шість патрубків міжтрубного простору, розташованих на кожній стороні кожуха. При цьому сусідні секції можуть взаємодіяти між собою за допомогою патрубків міжтрубного простору з можливістю встановлення на кожному з них знімної заглушки, а всі секції фіксуються між собою. У найприйнятнішому прикладі виконання теплообмінного апарата секції фіксуються між собою за допомогою щонайменше двох хомутів [1]. Залежно від бажаної сумарної площі теплообміну для оброблення одного чи декількох теплоносіїв складають між собою потрібну кількість секцій апарата. При цьому залежно від бажаного руху теплоносія в міжтрубному просторі апарата патрубки сполучають між собою для проходу теплоносія або між відповідними патрубками сусідніх секцій встановлюють знімні заглушки. Після цього забезпечують ущільнення патрубків міжтрубного простору сусідніх секцій апарата, стягуючи ці секції між собою, наприклад, хомутами. В певній послідовності сполучають між собою і патрубки трубного простору секцій ((Рисунок 1)).

    Переглянути