Гоженко Л. П.

Сортировать по умолчанию названию
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ СПІНЕНИХ ПОЛІМЕРІВ

    Одним з ефективних методів виготовлення теплоізоляційних матеріалів будівельного призначення є екструзія спінених полімерів, яка забезпечує безперервний цикл виготовлення матеріалу із задовільними експлуатаційними характеристиками. Крім того, цей метод дозволяє використовувати у значному обсязі відходи промислових та побутових полімерних відходів. Визначення технологічних параметрів переробки композиційних спінених полімерів із заданими фізико-механічними характеристиками передбачає проведення комплексних досліджень впливу параметрів переробки на експлуатаційні характеристики виробу, такі як: уявна густина, міцність, вологопроникнення, теплопровідність, усадка. З метою обгрунтування технологічних прийомів, режимів переробки та рецептури полімерних композицій для виготовлення піноматеріалів будівельного призначення придатних до довготривалої експлуатації у якості теплоізоляційних захисних покриттів, проведено ряд порівняльних досліджень для зразків піноматеріалів виготовлених із додаванням вторинних полімерів до складу композиції. Досліди проведено для зразків піновиробів на основі полістиролу із вмістом вторинної сировини у полімері: 25%, 32%, 50%, 100%. У якості спінювального агенту використовувався ізобутан. Уявна густина виготовлених зразків становить: 60÷100 кг/м 3 . З метою визначення впливу типу та долі твердих домішок, які вводяться у композицію у якості центрів пороутворення (крейда, тальк, диокс титану) проведено дослідження структури виробу на якість отриманих піновиробів (стуктуру, міцність, уявну густину). Доведено, що диокс титану (у порівнянні із тальком) забезпечує більш дрібну структуру комірок та дозволяє одержувати вироби більш низької густини (до 50 кг/м 3 ). За результатами проведенних досліджень найкращі показники якості структури пін при додаванні вторинної сировини одержано із використанням диокису титану (1,1%) у якості нуклезуючої добавки. Збільшення вмісту приводить до розривів коміркової структури, і, як наслідок, втрати споживчих властивостей. Проте введення його в певному співвідношені з полімером у зону подачі викликає ряд ускладнень: здатність просипатись між гранулами, налипання на стінках пристрою подачі. Для розв′язання, цієї проблеми необхідно попередньо (на додатковому обладнанні – грануляторі) одержувати концентрат: гранули з композиції наповнювача і полімеру основи. Такий підхід (реалізовано на ФОП Романюк, м. Одеса) дозволяє якісно дозувати ТіО2 у відповідному співвідношенні. Для цих цілей можна також застосовувати промисловий суперконцентрат на основі удароміцного полістиролу. Одним із важливих характеристик піновиробу, від якого залежить як якість формування так і експлуатаційна придатність є показник лінійної усадки. Для матеріалів, які виготовляються безперервним методом екструзії коефіцієнт лінійної усадки залежить від ступеню орієнтації виробу, швидкості тягнучого пристрою, температури формування. З метою визначення коефіцієнту лінійної усадки та його відмінності в поздовжньому та поперечному напрямах проведено ряд досліджень пінополістирольних листів. Досліди показали, що при заданих параметрах екструзії лінійна усадка у поперечному напрямку значно нижча (до 30%) за поздовжню, що викликано надмірною витяжкою листа валками тягнучого пристрою. Зразки із диокисом титану у якості домішок центроутворення мають більший коефіцієнт лінійної усадки, ніж зразки виготовлені із тальком. Таким чином, поряд із кращими умовами формування виробу, матеріал із домішками диокису титану, має здатність до усадки у процесі експлуатації та потребує введення у композицію стабілізуючих домішок-модифікаторів. У промисловому впроваджені доцільне застосування у якості модифікаторів: стеарилстеадаміду або моностеарат глицерину. Промисловість випускає декілька марок моностеарату гліцерину, серед яких GMS, який містить значну кількість моностеарату і являється одночасно ефективним антистатичним наповнювачем. Отже при одержанні пінополімерів із використанням вторинної сировини у композицію необхідно ввести нуклезіат, модифікатор. Експериментально визначена задовільна рецептура за наявності вторинного поліетилену: ТіО2 – 1,1 % (мас.), моностеарату гліцерину – до 7 % (мас.).

    Переглянути
  • ІНІЦІЮВАННЯ КАВІТАЦІЙНОГО МЕХАНІЗМУ В ПУЛЬСАЦІЙНОМУ ЕКСТРАКТОРІ

    Створення ефектів кавітації в різного типу пристроях є одним з ефективних способів інтенсифікації гідродинамічних, масообмінних та хімічних процесів, що протікають як на макро- так і нанорівні. В теорії ДІВЕ кавітація розглядається як жорсткий механізм, що здатний забезпечити в дискретних локальних точках середовища, що оброблюється, високу питому потужність в імпульсі при мінімальних затратах введеної енергії [1]. Проведені в провідних країнах світу дослідження за минулий період доводять, що найбільш ефективні методи інтенсифікації процесів екстракції пов’язані із використанням потужних кавітаційних механізмів при застосуванні методів ультразвукової, гідродинамічної та інших типів кавітації. Застосування кавітаційних методів дозволяє зменшити час екстрагування і водночас забезпечити більш повне вилучення компонентів. З метою вибору раціональної конструкції та оптимальних режимів роботи пульсаційного екстрактора для максимальної реалізації в ньому кавітаційного механізму в процесі вилучення цільових компонентів проведені дослідження на базі пульсаційного диспергатора [2]. Описано та проаналізовано принцип роботи створеного в Інституті технічної теплофізики на основі ідеології ДІВЕ ефективного пульсаційного екстрактора, в якому ініціюється широкий комплекс кавітаційних механізмів і який дозволяє обробляти природну сировину з широким спектром структурно -механічних і реологічних характеристик при порівняно невеликих питомих витратах енергії. Для порівняння впливу динамічних методів на інтенсифікацію процесу екстрагування з рослинної сировини виконано комплекс експериментальних досліджень. На дослідно-промислових зразках пульсаційного екстрактора кавітаційного типу та пульсаційного диспергатора при однакових режимних параметрах проведена обробка сировини рослинного походження різної структури, а саме: торфу низинного типу та насіння льону. Встановлено, що ефективність екстрагування певним чином залежить від структури і типу рослинної сировини. Аналіз отриманих результатів свідчить про те, що проведення екстракції в апараті кавітаційного типу дозволяє за однаковий час обробки, порівняно з апаратом ударного типу, суттєво збільшити концентрацію вилучених компонентів в екстрагенті. Результати проведених досліджень показали, що спрямоване застосування кавітаційних механізмів забезпечує значне прискорення процесу екстракції з рослинної сировини і збільшує ступінь витягування потрібних речовин при мінімальних додаткових витратах енергії.

    Переглянути
  • ЗАСТОСУВАННЯ ГІДРОДИНАМІЧНОЇ КАВІТАЦІЇ В МАСООБМІННИХ ПРОЦЕСАХ ПРИ ОТРИМАНІ ПАЛИВНИХ ЕМУЛЬСІЙ

    Комплексне вирішення проблеми зниження вартості і підвищення екологічної безпеки палив здійснюється в напрямку створення їх нових видів з нетрадиційних джерел сировини і впровадження нових технологічних процесів. Метою роботи є дослідження інтенсифікації масообміну в системі рідина-рідина при використанні гідродинамічної кавітації. Згідно основ теорії руйнування краплин в турбулентному потоці конструкція турбулізуючих елементів (кавітаторів) повинна забезпечувати генерування кавітаційних бульбашок в каверні за ними. При турбулентних пульсаціях виникає втрата сферичної стійкості і, як наслідок, колапс кавітаційних бульбашок, що супроводжується утворенням кумулятивних мікрострумин, масштабних пульсацій, сукупна кінетична енергія яких приводить до утворення емульсії з заданим діаметром краплин. Дослідження процесу масообміну в апаратах з кавітатором, а також конструктивних та гідродинамічних характеристик, фізико-хімічних властивостей паливних емульсій проводили на експериментальному стенді, що має циліндричну робочу камеру діаметром 200 мм, висотою 300 мм і об’ємом 10 л, насос вакуумний, електропривід, трьохлопатевий кавітатор, закріплений на валу, що кріпиться через муфту до вихідного валу електропривода і підйомний механізм. В роботі досліджено трьохлопатеві кавітатори з кроковим відношенням 0,5; 0,8; 1,0. Експерименти проводили при кавітаційній течії рідини зі швидкістю за кавітатором від 6,5 до 8,5 м/с. Результати дослідження показують, що в експериментах під вакуумом з використанням кавітатора з кроковим відношенням 1,0 та часом обробки 20 с, діаметр краплин становить 2-5 мкм. Одержані математичні залежності для розрахунку кавітаторів, гідродинамічного опору апарата, режиму і швидкості кавітаційної течії потоку, необхідних для досягнення заданого розміру краплин. Визначена повна споживана потужність на отримання паливної емульсії з попередньо заданими фізико- хімічними властивостями.

    Переглянути
  • ВПЛИВ МЕХАНІЗМІВ ДИСКРЕТНО-ІМПУЛЬСНОГО ВВЕДЕННЯ ЕНЕРГІЇ НА ВЛАСТИВОСТІ ВОДИ

    В Інституті технічної теплофізики НАН України в межах наукового направлення дискретно-імпульсного введення енергії (ДІВЕ) проводяться дослідження впливу високочастотних гідродинамічних коливань (ВЧГДК), адіабатичного закипання, миттєвого скидання тиску, кавітаційних та колективних ефектів в ансамблі бульбашок на властивості води і водних систем [1,2]. Метою роботи є визначення впливу механізмів дискретно-імпульсного введення на фізико-хімічні параметри води і водних систем з метою подальшого застосування їх в теплотехнологіях харчової, фармацевтичної та енергетичної промисловості. Дослідження впливу ВЧГДК у поєднанні з дією напружень зсуву на властивості води і водно-спиртової суміші проводились з використанням роторно-пульсаційного апарату. Робочий вузол апарата представляє систему ротор-статор-ротор з міжциліндровим зазором 100 мкм. В результаті обробки отримано воду з корегованим хімічним складом та покращеними органолептичними характеристиками. Аналогічні результати отримано при обробці водно-спиртової суміші, особливе підвищення органолептичних параметрів спостерігалось при накладенні на потік ВЧГДК від 180 до 220 коливань.Дослідження впливу вибухового закипання, кавітаційних та колективних ефектів в ансамблі бульбашок пов’язаних з миттєвим скиданням тиску проводились з використанням апарату адіабатичного закипання. Встановлено вплив величини перегріву ∆Т ( - умова за якої відбувається процес адіабатичного закипання) на фізико-хімічні і мікробіологічні параметри артезіанської води Київського та Чернігівського регіонів. Вода після обробки зазначеним методом відповідає вимогам встановленим до питних вод. При комплексній обробці води ВЧГДК, що викликають напруження зсуву до 235,5 Па та миттєвим скиданням тиску (без адіабатичного закипання) встановлено підвищення водневого показника і корекція фізико-хімічних параметрів. Такий метод обробки запропоновано використовувати для нейтралізації кислого конденсату, що утворюється в результаті згорання газу в опалювальних і промислових котельнях. Запропонована обробка води дозволяє корегувати фізико-хімічні та мікробіологічні параметри води різного призначення, що свідчить про глибокий вплив дії механізмів ДІВЕ. Отримані результати, ґрунтуються на численних експериментальних дослідженнях, проведених в лабораторних і промислових умовах, що дозволяє стверджувати про їх достовірність.

    Переглянути
  • ВПЛИВ МИТТЄВОГО СКИДАННЯ ТИСКУ НА ВЛАСТИВОСТІ ВОДНИХ СИСТЕМ

    В Інституті технічної теплофізики НАН України в межах наукового напрямку дискретно-імпульсного введення енергії проводяться роботи по дослідженню механізмів ДІВЕ на властивості водних систем. Дискретно- імпульсне введення енергії (ДІВЕ) - це безреагентний метод обробки середовищ, суть якого полягає у створенні умов, що забезпечують при локальному введенні енергії в технологічну систему, її дискретний розподіл у просторі і імпульсну дію в часі. В даному випадку енергія, що вводиться у систему може бути в різноманітних формах - теплова, механічна, електрична, електромагнітна та ін. Поняття дискретності полягає у розподілі стисливої фази за рахунковим числом точок технологічного об`єму, а імпульсність - у реалізації умов, при яких навколо цих точок виникають градієнти або розриви значень технологічних параметрів (тиску, швидкості, температури, концентрації і т.п.). Технологія ДІВЕ може бути реалізована як в багатофазних, так і в однофазних системах, які в свою чергу, додатково можуть трансформуватись під дією ДІВЕ в багатофазні. При цьому, одна з вихідних фаз повинна бути істотно більш стисливою у порівнянні з іншими. Для досягнення даних умов використовуються механізми пов’язані з прискоренням руху неперервної фази, збурення міжфазної поверхні в газорідинних бульбашкових середовищах, скиданням тиску, адіабатичним закипанням, дією напружень зсуву, локальною турбулентністю, кавітацією та ін. [1,2]. напружень зсуву величина яких знаходиться в межах 219,8 …. 235,5 Па, за умови що неперервною фазою є вода [3]. Проведений комплекс досліджень свідчить про суттєвий вплив механізмів ДІВЕ на зміну фізико-хімічних, органолептичних параметрів води на її дисперсність та мікроструктуру сухого залишку. Результати експериментальних досліджень представлено у табл. 1.

    Переглянути
  • Перероблення термопластів в одночерв’ячному екструдері

    Наведено загальну математичну модель одночерв’ячної екструзії, у якій процес екструзії розглянуто в циліндричній системі координат із нерухомим циліндром та обертовим черв’яком. Запропоновано підхід до розгляду процесу за наявності типових динамічних змішувальних елементів у зоні гомогенізації. Запропоновано введення в математичну модель модифікованої швидкості зсуву для врахування турбулізації потоку, яка виникає при переробці розплаву в каналах змішувальних елементів.
    Ключові слова: екструзія, математичне моделювання, полімер, змішувальний елемент.

    Приведено общую математическую модель одночервячной экструзии, в которой процесс экструзии рассмотрено в цилиндрической системе координат с неподвижным цилиндром и вращающимся червяком. Предложен подход к рассмотрению процесса при наличии динамических смесительных элементов в зоне гомогенизации. Предложено введение в математическую модель модифицированной скорости сдвига для учета турбулизации потока, которая возникает при переработке расплава в каналах смесительных элементов.

    In work is proposed approach to the calculation of the fundamental parameters of the process of single-screw extrusion, which is based on the numerical methods of mathematical analysis. In the work is proposed simple approach for consideration of dynamical mixing elements of screw. Introduction in mathematical model of the modified speed of shear, for the account of turbulisation effect a stream, which arises at processing homogenization in channels of mixing elements, is proposed.
    Keywords: extrusion, mathematical simulation, polymer, mixing element.

    The general mathematical model odnocherv’yachnoyi extrusion, in which the extrusion process considered in a cylindrical coordinate system with a fixed cylinder and rotating worm. The approach to the review process in the presence of typical dynamic mixing elements in the zone of homogenization. An introduction to the mathematical model is modified to account for shear flow turbulence, which occurs during the processing of the melt in the channels of mixing elements.

    Переглянути