Зубрій О. Г

Сортировать по умолчанию названию
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ГІДРОДИНАМІКИ У РОТОРНО- ПЛІВКОВОМУ АПАРАТІ

    Впровадження енергозберігаючих технологій та одержання якісних продуктів сприяють усталеному розвитку промислового комплексу України. Випарні установки широко використовуються в різних галузях промисловості: фармацевтичній, хімічній, харчовій, металургійній, целюлюлозно-паперовій та ін. Багато термолабільних речовин при нагріванні під атмосферним тиском розкладаються ще задовго до того, як досягається температура їх кипіння. Процесу деструкції речовин сприяє: - висока температура обігріваючої стінки апарата; - тривалий нагрів; - наявність домішок . При виборі випарника необхідно керуватись, головним чином, двома основними вимогами [1]: - випарник повинен мати мінімальний гідравлічний опір при проході парів через нього; - час перебування продукту в зоні нагріву повинен бути мінімальним. Абсолютна величина втрати речовини в значній мірі визначається конструкцією випарника. Мінімальні втрати досягаються, при використанні плівкових і роторно-плівкових випарників, що обумовлено мінімальним часом перебування і затримки речовини в них, а також невеликим опором в таких апаратах. Плівкові випарники з падаючою плівкою кращі ніж випарники з висхідною плівкою внаслідок меншої затримки рідини і меншого опору випарника. Плівкові випарники не використовуються в тих випадках, коли необхідно проводити упарювання речовини до утворення твердого чи дуже в’язкого залишку[2]. В таких випадках доцільно використовувати роторно- плівкові апарати (РПА). В загальному випадку задачею гідродинаміки є швидкості руху і тиску в рідині. В РПА ця задача теоретично не розв’язується.течії плівки рідини від густини зрошення, кількості лопатей, зазору між лопаттю і корпусом, кількості обертів. Часткові результати дослідів представлені на рисунку 1. Досліди показали, що зі збільшенням густини зрошення збільшується значення Wx/Wz . Це обумовлено тим, що при збільшенні густини зрошення імпульс передається ротором через шар повітря, який поступово зменшується і самі лопаті передають плівці рідини кільцеву швидкість. А отже, зменшуються втрати кінетичної енергії на тертя в шарі повітря між лопаттю і рідиною, через це збільшується Wx плівки.

    Переглянути
  • РОЗПИЛЮВАЛЬНИЙ МЕТОД ВИСУШУВАННЯ РІДИННИХ МАТЕРІАЛІВ

    Одним з поширених методів зневоднення є розпилювальна сушка, що використовується для отримання порошкоподібного продукту з рідких та пастоподібних речовин. Основними перевагами цього способу є висока інтенсивність масо- та теплообмінних процесів . Останнє набуває особливої ваги при висушуванні термолабільних, чутливих до високих температур матеріалів. Оскільки при розпилювальній сушці час перебування частинок в об’ємі сушильної камери достатньо малий (5-30с) та через високу інтенсивність випаровування вологи, температура матеріалу, навіть в зоні високих температур теплоносія, є низькою, близькою до температури рівноважного випаровування (температури мокрого термометра). Можливість використання теплоносія з високою температурою при збереженні якісних показників кінцевого продукту, висока степінь дисперсності порошку та інтенсивність тепломасообміних процесів, можливість регулювання його властивостей дозволяють вважати розпилювальний метод одним з найбільш прогресивних методів зневоднення рідинних та пастоподібних матеріалів. Метою роботи є визначання впливу структури факелу розпилу на інтенсивність процесів тепло- та масообміну, що відбуваються при зневодненні термолабільних речовин. Вплив структури факелу розпилу на інтенсивність сушки визначається на прикладі зневоднення на експериментальній установці (рисунок 1) [2]. Дана розпилювальна установка працює наступним чином: повітря що забирається з атмосфери подається на електрокалорифер 3, де відбувається його нагріванням до необхідної температури. Далі нагріте повітря подається в повітрерозподілювач. Паралельно відбувається подача початкового розчину з допомогою насоса-дозатора 2 на розпилюючий пристрій. Після того як розчин розпилився він контактуючи з теплоносієм рухається в низ камери розпилювальної сушарки 4, паралельно випаровуючись. Висушений продукт разом з відпрацьованим повітрям потрапляє до циклону 5, де відбувається їх розділення. Далі очищене повітря через вентилятор 8 викидається в навколишнє середовище, а висушений продукт потрапляє до бункера-накопичувача 6. На даній установці є можливість регулювання витрати початкового розчину та теплоносія, їх початкового рівня температури, а також заміри температури, вологості та якісного складу відпрацьованого повітря та продукту на виході з апарату . Крім того, можна визначати дисперсний склад факелу за допомогою пристрою, що розташований всередині корпусу . Експерементальні дані порівнюються з розрахунковими значеннями, що визначаються за відомими форулами . З цих формул видно, що показники інтенсивності процесу сушки високою мірою залежить від діаметр розпилених капель. Тому можливість варіювати розміри частинок розпилу дасть змогу краще контролювати процес і підвищити його ефективність. Висновки. Дослідження факелу розпилу та пошук режимів роботи розпилюючих пристроїв, при яких вдається забезпечити монодисперсність розмірів отриманих капель, має важливе значення для подальшого розвитку методу розпилювальної сушки, так як відкриє можливість використання теплоносіїв з більш високою температурою без небезпеки перегріву та пригорання найдрібніших часточок.

    Переглянути
  • СУШІННЯ КАПІЛЯРНО-ПОРИСТИХ ТІЛ

    Процес сушіння використовується в багатьох технологічних процесах промисловості. Об’єктами сушіння можуть бути різноманітні матеріали на різних стадіях їх переробки (сировина, напівфабрикати, готові вироби). Метою сушіння є покращення фізико-хімічних властивостей матеріалу або надання нових, зниження його ваги, покращення транспортабельності тощо. Сушіння використовується як один із методів консервування овочів і фруктів відомий ще давніх часів, який дійшов до нашого часу і стрімко розвивається. На даному етапі розвитку – це складний та енергоємний процес і визначається тісним взаємозв’язком теплотехнічних закономірностей і технічних властивостей об’єктів переробки. До капілярно-пористих тіл відносяться матеріали, в яких в основному зв’язана капілярними силами: (вологий кварцовий пісок, будівельні матеріали, деревне вугілля, глина, папір, деякі продукти харчування тощо). В процесі обезводнення капілярно-пористі тіла стають крихкими і в висушеному стані можуть бути перетворені в порошок, вони мало стискаються і всмоктують будь-яку рідину, яка їх змочує. Для таких тіл капілярні сили значно перевищують сили тяжіння, тому вони повністю визначають розподіл рідини в тілі. На базі Інституту технічної теплофізики НАН України з застосуванням сучасної сушильної камери. Буде проведено ряд дослідів для вивчення кінетики процесу сушки харчових сумішей. Така суміш має велику кількість корисних мікроелементів, білків, вітамінів та кислот, які покращують працездатність організму людини. Тому максимальне збереження корисних компонентів є важливим критерієм під час виробництва таких сумішей. Сушильна камера 1 являє собою прямокутний короб із листової сталі. В центрі камери розміщується піддон з дослідним матеріалом. Піддон розміщується на штоці вагів, що дозволяє заміряти масу зразка. Камера має бокові прозорі люки, через які можна спостерігати за станом матеріалу в процесі сушіння. Камера має штуцери для виходу термоелектричних перетворювачів та штоці вагів. Рух повітря відбувається за допомогою відцентрового вентилятора 3 середнього тиску за системою повітроводів. Зміна в широких діапазонах швидкості руху теплоносія, його температури та вологовмісту досягається регулюванням роботи вентилятора; співвідношення між відпрацьованим та свіжим повітрям і парою регулюється за допомогою заслонок на патрубках 9, 10 і 11.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ НАДЦЕНТРИФУГИ

    В різних галузях промисловості для розділення неоднорідних систем застосовується метод центрифугування. Він базується на дії відцентрового силового поля на неоднорідну систему, що складається з двох чи більше фаз – суспензію (рідина – тверда речовина), емульсію (рідина – рідина), аерозолі (газ – тверда речовина або газ – рідина). Машини, в яких здійснюється розділення неоднорідних систем в полі відцентрових сил, називаються центрифугами. За фактором розділення центрифуги поділяють на нормальні – Фр˂ 3500 і надцентрифуги – Фр˃ 3500 [1]. Детальніше розглянемо другий тип центрифуг [1]. Надцентрифуга – апарат для розділення частинок розміром менше 100 нм (колоїдних систем, субклітинних частинок, макромолекул білків, нуклеїнових кислот, синтетичних полімерів) завислих або розчинених в рідині; це досягається обертанням ротора, що створює відцентрове поле з прискорення, яке набагато перевищує прискорення сили тяжіння. Одним з типів ультрацентрифуг є трубчаті центрифуги. Трубчаті центрифуги являються високошвидкісними машинами, які призначені для освітлення суспензій, які містять не більше 1% тонкодисперсної твердої фази (лаки, емалі, вакцини, масла) і для розділення стійких емульсій (відділення води від трансформаторного масла або від різних жирів) з відношення питомої ваги компонентів більше 1,06. В першому випадку застосовуються центрифуги з освітлюючим ротором (ОТР), в іншому – з сепаруючим (РТР). При розділенні емульсій центрифуги працюють безперервно, при розділенні суспензій – періодично, так як необхідно час від часу вручну вивантажувати осад що накопичився в роторі. Загальною конструктивною ознакою трубчатих центрифуг є наявність трубчатого ротора, підвішеного на валу (веретені) на гнучкій опорі з вертикальною віссю обертання і плаваючою нижньою опорою ковзання [2]. Метою даної роботи є визначення продуктивності центрифуги, ступеня розділення емульсій та тонких суспензій. Для дослідження запропонована установка показана на рисунку 1. З дозатора 1 вихідна речовина надходить до вхідного патрубку центрифуги через трубопровід 3, якщо в дозаторі утворюється надлишок емульсії, тоді трубопроводом 2 вона відводиться в ємність вихідного продукту 6, далі насосом перекачується по трубопроводу 4 назад в дозатор. В центрифузі відбувається процес розділення, важкий компонент емульсії потрапляє в ємність 7, а легкий – в ємність 9. Якщо ж розділяється суспензія – важка фаза лишається на стінках ротора центрифуги і вивантажується в ручну. Переміщення дозатора 1 вгору дозволить збільшити напір вихідної речовини в трубопроводі 3, що призведе до підвищення продуктивності трубчатої центрифуги. Тобто за допомогою зміни положення дозатора можна регулювати продуктивність всієї установки.

    Переглянути
  • Модернізація блоку охолодження газу установки конденсації аміаку

    Аміак — один з найважливіших продуктів сучасної хімічної промисловості. Головною галуззю його застосування є виробництво нітратної кислоти і азотних добрив. Крім того, аміак використовують для виробництва багатьох інших хімічних продуктів. Останнім часом зріджений аміак і водний розчин аміаку стали широко застосовувати безпосередньо як азотне добриво. В промисловості аміак отримують каталітичним синтезом азото- водневої суміші при тиску близько 30 МПа. Необхідною умовою нормального протікання технологічного процесу є сталість температурних режимів, тому в схемі передбачена досить велика кількість теплообмінного обладнання. Особливої уваги потребує виносний теплообмінник (рисунок 2 поз. 3). Обидва теплоносії є газами, тому виникає необхідність інтенсифікації процесу теплообміну. Пропонується вирішення поставленої задачі заміною гладких труб на рифлені. Це забезпечить додаткову турбулізацію потоку і відповідне збільшення коефіцієнтів тепловіддачі в 1,4…1,6 разів. Попередні розрахунки підтверджують також можливість відмови від встановлення в міжтрубному просторі поперечних перегородок, що дозволить значно зменшити гідравлічний опір апарата.

    Переглянути
  • Модернізація установки для виробництва вершкового масла

    Молочна промисловість України є досить високорозвиненою галуззю, яка має сучасну техніку. До її складу входять підприємства по виробництву тваринного масла, цільномолочної продукції, молочних консервів, сухого молока, сиру, морозива. На теперішній час на підприємствах молочної промисловості виробляється біля 250 видів виробів, із них більше 120 видів цільномолочної продукції, біля 100 видів сирів, до 20 найменувань молочних консервів (сухих і згущених). Ріст виробництва, розширення асортименту повинні суміщуватись з постійним покращенням якості, біологічної цінності. Однією з задач є також більш повне використання сільськогосподарської сировини для виробництва повноцінних продуктів з високим вмістом білка, вітамінів, біологічно активних речовин. За останні роки підприємства молочної промисловості поповнились великою кількістю високопродуктивного обладнання. Створені поточні лінії для виробництва масла, сиру, введені у виробництво нові неперервні технологічні процеси. В результаті забезпечується підвищення продуктивності праці. Метою даної роботи є розроблення обладнання для процесу отримання масла, методики розрахунку апарата нормалізатора. Метою модернізації є установка Корсунь – Шевченківського маслосирзаводу, в якому апарат нормалізації являє собою ємність в якій готують вершки до збивання. Одна з операцій – це нормалізація, тому пропоную замінити більш сучасним нормалізатором з перемішуючим пристроєм. Цей апарат призначений для підготовки вершків до збивання і фізичному дозріванню. Час перебування вершків в нормалізаторі п’ятнадцять – сімнадцять годин. При нормалізації не слід затримувати вершки в апараті з мішалкою, щоб не допустити їх випаровуванню, яке послаблює аромат масла і може призвести до різного складу вологи в окремих ящиках. Після заміни нормалізатора апаратом з мішалкою час перебування вершків зменшується. Температуру збивання вершків для весняно – літнього періоду вибирають в границях 8÷12°С, а осінньо–зимового 11÷14°С. Такий режим підготовки дозволить отримати масло влітку достатньо твердим, а взимку – більш пластичної консистенції. Результати розробок можуть бути рекомендовані для впровадження на Корсунь – Шевченківському маслосирзаводі.

    Переглянути
  • Модернізація установки для одержання білково-вітамінного кормо продукту

    Як відомо, на виробництво спирту з сировини забирається лише крохмаль, а крохмалю в сировині міститься 40-50 відсотків. Маса, що залишилася, так звана післяспиртова рідка барда - швидкозакисаюча рідина, яка, проте, володіє живильною цінністю, адже саме в барді міститься весь білок зерна. Сучасні спиртні комплекси передбачають концентрацію і сушку барди. На основі сухого концентрату можна приготувати повнораціонний комбікорм. В цілому, суха барда є високобілковим кормом, і може бути додатковим джерелом кормового білка, вуглеводів та інших речовин які легко перетравлюються. Пропоноване виробництво, в ході своєї діяльності, вироблятиме сухий білково-вуглеводний кормопродукт з післяспиртової рідкої барди. Технологічна схема поділяється на три основні стадії – лінія розділення барди, випарна лінія і сушка. Пропонована лінія розділення, призначена для розділення післяспиртової барди на рідку (фільтрат) і дисперсну (вологий кек) фази післяспиртової барди з використанням центрифуг типу ОГШ. Випарна лінія призначена для обезводнення рідкої фази післяспиртової барди (далі фільтрат) після декантерних центрифуг з використанням випарних пластинчатих апаратів. Суха барда отримана в роторно-дисковій сушарці (білкова вуглеводна кормова добавка в раціони сільськогосподарських тварин і птаха) охолоджується і в сипкому стані відправляється споживачам. Конкретна задача установки, що проектується – виробництво сухого, порошкоподібного екстракту, для того щоб забезпечити її універсальність, ми повинні відразу обрати тип установки. При виборі сушарки враховуємо, що потрібно сушити термолабільну речовину. При цьому метод леофільного сушіння нами був відкинутий, через його високу енергоємність. Пропонується замінити роторно-дискову сушарку на розпилювальну, порівняно з леофілізацією, енерговитрати даного методу значно менші. На відміну від роторної сушарки розпилююча має значно вищі показники монодисперсності крапель розпилу, та рівномірності факела розпилу, при цьому змінюючи кількість обертів розпилюючого диска, існує можливість сушіння розчинів з різними фізичними властивостями (густина, кінематична в’язкість).

    Переглянути
  • Ефективна технологія одержання каротиновмісних порошків

    Забруднення довкілля різноманітними токсичними нуклідами та стійкими органічними забруднювачами примушує вчених та спеціалістів у сфері харчування розв’язувати проблему створення харчових продуктів, які підвищують опір організму шкідливим факторам. Найгостріше ця проблема існує в Україні в зв’язку з аварією на ЧАЕС, тому створення продуктів радіозахисної та імуномоделюючої дії є особливо актуальним. Основою для створення таких продуктів може бути рослинна сировина, в якій містяться біологічно активні речовини, які навіть у незначній кількості позитивно впливають на організм людини. Багато таких цінних речовин втрачаються під час переробки та зберігання овочів і фруктів. Особливо цінними у рослинній сировині є каротинові речовини, з яких у процесі гідролізу утворюється вітамін А (ретинол). Він перешкоджає утворенню в крові холестерину та жирових відкладень на стінках кровоносних судин, зміцнює імунну систему організму, має протипухлинну, антиканцерогенну, антимутагенну, антиінфекційну та антистресову дії. Кількість каротину, що засвоюється організмом людини із сирої моркви при дієті без жиру, не перевищує 1 % [1]. За таких же умов з вареної моркви засвоюється 19 % каротину завдяки пошкодженню оболонки клітин. Після додавання оливкової олії засвоюваність збільшується до 25 %. Відомо, що каротиноїди найкраще перетворюються у ретинол тоді, коли в раціоні харчування є достатня кількість легкозасвоюваного білка та жиру. Тому доцільним є створення таких каротиновмісних порошкових сумішей, які містили б у собі повний комплекс цих сполук. Як домішка цим вимогам відповідає така рослина, як соя. Щоб зберегти поживні речовини в сухому продукті, використовують різні види видалення вологи, у першу чергу, сушіння [2]. Щоб його інтенсифікувати, можна впливати на температуру сушильного агенту, його вологовміст і швидкість руху. Проте, можливості інтенсифікації конвективного сушіння термолабільних матеріалів через підвищення температури сушильного агенту обмежені, оскільки це погіршує якість кінцевого продукту. Із зниженням вологовмісту повітря пов’язані значні енерговитрати. Технологія зневоднення термолабільних матеріалів потребує також збалансування швидкості відведення вологи з поверхні матеріалу зі швидкістю дифузії вологи в матеріалі, оскільки нерівномірна вологість внутрішніх шарів призводить до руйнування природної структури й властивостей харчових продуктів. У свою чергу, сублімаційне чи вакуумне сушіння, що, зазвичай, використовують для низькотемпературного зневоднення сировини, потребує значних капіталовкладень та енергетичних витрат. Під час розробки технології одержання соєво-овочевих концентратів великого значення набувають методи інтенсифікації масообмінних процесів із зниженням питомих витрат теплоти. Із метою зниження енергоємності, скорочення тривалості оброблення й підвищення якості продукту запропоновано технологію одержання порошків рослинного походження, яка передбачає використання теплонасосного конвективного сушіння із замкнутим циркуляційним контуром і примусовим зневодненням сушильного агенту. Використання запропонованої технології дозволяє забезпечити високу екологічну чистоту процесу сушіння та значно зменшити витрати первинної енергії на видалення вологи порівняно з традиційними схемами одержання овочевих порошків. Оскільки дана технологія досить нова і досліджена недостатньо, то перед нами поставлена задача дослідити тепломасообмінні процеси під час одержання каротиновмісних порошків, підібрати режими сушіння та визначити параметри. теплонасосної конвективної сушарки із замкнутим циркуляційним контуром і примусовим зневодненням сушильного агенту.

    Переглянути
  • Ефективне проведення процесів тепло-масообміну

    Підвищення якості продукції та екологічні характеристики процесу відносяться до важливих проблем пов’язаних з вдосконаленням технологічних процесів. При цьому важливе значення має ефективне проведення процесів тепло-масообміну між потоками з мінімальними затратами енергії. В зв’язку з цим постала потреба використовувати низько потенційні джерела енергії. Звідки витікає потреба проводити процеси тепло масообміну при низьких температурах з мінімальною різницею температур. Вказані проблеми найбільш повно і економічно доцільно реалізуються в плівковій апаратурі, в якій досягається інтенсивна взаємодія між тонкою плівкою рідини та потоком газу (пару) або твердою стінкою каналу. Плівкові випарники ефективно працюють при корисній різниці температур (3-6 оС), в порівнянні з традиційними апаратами циркуляційного типу (10-12 оС). Забезпечують високі коефіцієнти тепловіддачі – до 10000 Вт/(м2 К), високу продуктивність по вторинному пару – 100 кг/(год м2 ) і більше, низьку температурну депресію – 0,5 оС, малий час перебування продукту в зоні випаровування (3-10 с). Слід зазначити, що особливо сприятливі характеристики для розділення термолабільних продуктів мають роторно-плівкові апарати, котрі відрізняються високими коефіцієнтами тепло- масопередачі при мінімально допустимій тривалості перебування рідини в тонкій турбулізованій плівці. При цьому виключене утворення шкідливих застійних зон. Крім того, роторно-плівкові апарати можна використовувати в процесах, які супроводжуються випаданням твердих осадів або кристалів, аж до отримання продукту у сухому вигляді, тому що апарат дозволяє організувати безперервне очищення теплообмінних поверхонь. Дослідження на кафедрі машин та апаратів хімічних та нафтопереробних виробництв свідчать, що у всіх випадках, пов’язаних з використанням плівкової тепло-масообмінної апаратури, необхідно вирішувати проблему масштабного переходу, особливо при створенні багатотонажних агрегатів, що пов’язано з недостатньою вивченістю гідродинаміки течії плівки в каналах та забезпеченням оптимальної взаємодії потоків по перетину апарата. Для визначення потужності необхідної для проведення процесів в роторно-плівковій апаратурі використовують критеріальні рівняння. Величина Ψ потребує експериментального визначення. Для її визначення використаємо дослідну установку, яка дає змогу експериментальним шляхом визначити залежність для розрахунку величини. Що дозволить значно скоротити і спростити розрахунок роторно-плівкового випарника.

    Переглянути
  • Дослідження гідродинаміки та теплообміну в щілинних мікроканалах

    Обмеженість запасів паливно-енергетичних ресурсів висуває на перший план питання енергозбереження, тому актуальним є завдання максимально повної утилізації теплоти. Успішне рішення цих задач неможливе без застосування вдосконалених теплообмінних пристроїв з високою інтенсивністю теплообміну. В традиційних теплообмінниках, як правило, реалізується турбулентний режим, який характеризується більшими значеннями коефіцієнтів тепловіддачі. Але навіть при високих ступенях турбулентності біля поверхні теплообміну існує ламінарний в’язкий підшар [1], який з точки зору теплообміну основним термічним опором. Існуючі методи інтенсифікації теплообміну спрямовані на зменшення, руйнування або відрив цього підшару [2]. В основу роботи покладено метод інтенсифікації теплообміну шляхом створення систем з геометричними розмірами, меншими поперечних лінійних розмірів примежових шарів. Проте, в літературі цьому питанню присвячена невелика кількість робіт. Тому подальше теоретичне і експериментальне вивчення механізму і закономірностей гідродинаміки і теплообміну в мікрощілинних каналах є актуальною задачею. На рис. 1 представлений експериментальний стенд для дослідження гідродинаміки при русі в циліндричних мікроканалах, який складається з таких основних частин – робочої ділянки (1), теплогенератора (2), вимірювальниз блоків (3), (4) та (5) регулюючих та контрольно-вимірювальних приладів, живильного (6) та циркуляційного (7) трубопроводів, водяного насосу (8). Робоча ділянка являє собою циліндричний мікроканал, утворений зовнішньою поверхнею поршня (9) та внутрішньою поверхнею патрубка (10). Метою даного дослідження є вивчення закономірностей гідродинаміки при русі рідини в щілинних мікроканалах та розробка на їх базі методики дослідження процесів теплообміну. Для досягнення поставленої мети формулювались наступні задачі: - вивчити умови течії та теплообміну потоку рідини в каналах з геометричними розмірами, меншими за розміри примежових шарів; - вивчити умови можливого переходу між режимами течії рідини; - обґрунтування оптимальних режимів руху рідини для дослідження тепловіддачі в щілинних мікроканалах. Дослідження проводились на водопровідній воді в діапазонах масових швидкостей (0,75⋅102 –2,49⋅104 ) кг/(м2 ·с) та температур (18– 122)°С. Під час досліду вимірювався статичний надлишковий тиск перед входом та на виході з циліндричного мікроканалу, витрата, та фіксувалося середня температура потоку на вході і на виході з каналу. На рис. 2 представлені фрагменти результатів досліджень у вигляді графічних залежностей ∆ = p f ( Re) (а) та Eu (Re) = f (б) для циліндричного мікроканалу шириною 0,223 мм довжиною 20 мм. Також проведені дослідження для каналів з іншими геометричними розмірами і проводиться узагальнення результатів експерименту.

    Переглянути
  • МОДЕРНІЗАЦІЯ КИП'ЯТИЛЬНИКА СХЕМИ ВИРОБНИЦТВА ВОДНЮ З КОНВЕРТОВАНОГО ГАЗУ

    Воднева енергетика розглядається багатьма фахівцями саме як засіб досягнення завдань глобальної енергетичної революції, й тому в розвинутих країнах світу їй приділяється значна увага та виділяються значні кошти на розвиток і впровадження її технологій. Найбільш відомі технології одержання водню базуються на хімічному, термотехнічному процесах та електролізі води, але вони мають такі головні недоліки, як використання високо потенційної енергії з витратами викопного палива і відповідно значним забрудненням довкілля. Недоліком електролізу води є значний рівень споживання електроенергії. Електролітичний водень є найбільш доступним, але більш коштовним продуктом. Сьогодні у світі найбільше розповсюдження отримала технологія виробництва водню або суміші водню з іншими газами шляхом конверсії природного газу - метану, але при цьому майже половина початкового обсягу газу витрачається на проведення ендотермічного процессу конверсії. Процес розділення газової суміші, з метою виділення водню, включає такі стадії як середньо температурної та низькотемпературної конверсії окису вуглецю, охолодження конвертованого газу та розгонки газового конденсату, абсорбції двоокису вуглецю та регенерації розчину моноетаноламіна, ділянка охолодження, ділянка глибокої осушки водню, збору парового конденсату та зберігання азоту. Масообміні блоки потребують теплообмінного обладнання, такого як теплообмінники, конденсатори, випарники, холодильники та кип’ятильники. Кип’ятильники , в залежності від їх призначення, виготовляють вертикально кожухотрубним, з горизонтальною нагрівальною камерою для нагрівання концентрованих розчинів, а також розчинів що кристалізуються, плівкові апарати, з однією або двома нагрівальними камерами. В даній роботі розглядається горизонтальний апарат. Перевага цього кип’ятильника полягає в тому, що в ньому можна встановити додатковий сепаратор для відокремлення парових краплин. Не зважаючи на те, що кип’ятильники використовуються багато років, їх удосконалення не залишається без уваги. Про що свідчать аналіз вітчизняних і світових наукових публікацій, патентів, винаходів та корисних моделей. Кип’ятильник складається з розподільчої камери, з'єднаної з кожухом, теплообмінних трубок, штуцерів, плаваючої головки. Розподі- льча камера розділяється перегородкою. Кип’ятильник працює наступним чином. Кипіння розчину в такому апараті проходить в між трубному просторі. В трубному просторі камери рухається гріюча пара. Вторинна пара видаляється зверху корпуса апарата, пройшовши бризко-уловлювач , а випарений розчин – крізь штуцер в нижній частині конічного дна корпуса апарата. Метою даної роботи є удосконалення конструкції кип’ятильника, розробка конструкції для технологічної схеми, проведення розрахунків конструкції, які підтверджують її працездатність.

    Переглянути
  • КОЖУХОТРУБНИЙ ТЕПЛООБМІННИК ДЛЯ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ БІОТЕХНОЛОГІЧНОЇ ТА ХАРЧОВОЇ ПРОДУКЦІЇ

    Теплообмінні процеси широко використовуються в різних галузях промисловості: хімічній, нафтопереробній, біотехнологічній, харчовій, фармацевтичній, та ін. В залежності від особливостей проведення процесу теплообмінні апарати застосовують для нагріву, охолодження, випарювання, конденсації. Теплообміні пристрої можуть прислуговуватись для підтримання температурного режиму тих чи інших процесів: проведенні хімічних реакцій, інтенсифікації розчинення речовин, кристалізації, фільтрації. В біотехнологічній, харчовій та фармацевтичній галузях теплообмін використовується для надання продукції властивостей без яких вона не може бути використана. внаслідок можливої шкоди. Такими тепловими процесами є термічна пастеризація та стерилізація для знищення шкідливих мікроорганізмів, які завжди є в продуктах переробки [1]. Температура культуральної рідини при цьому підвищують до 90-130°С. Оскільки продукція, здебільшого, термолабільна, то є необхідність швидкого нагріву (термоудару). В кожухотрубних апаратах висока інтенсивність процесу досягається використанням водяної пари, яка подається у міжтрубний простір та високими швидкостями рідини у трубах [2,3]. Короткі труби (1-1,2м) також сприяють підвищенню загального коефіцієнта тепловіддачі за рахунок більшого впливу початкової ділянки труби. Невелика довжина трубного пучка сприяє, крім того можливості контролю стану їх внутрішньої поверхні. Для інтенсифікації тепловіддачі до рідини використовують також витискачі, що розміщуються в трубах. Рідина рухаються в тонкому кільцевому зазорі між стінкою труби та витискачем. В даній роботі буде розроблено теплообмінний апарат, для нагріву та пастеризації. За базову модель взяті апарати пастеризаційної теплообмінної установка (ПТУ), яка застосовується в молокопереробній промисловості. Передбачені розрахункові та конструктивні розробки та перевірка, щодо використання труб овального перетину і вдосконалення розємних зєднань. Метою дипломного роботи є модернізація теплообмінного обладнання, що використовується в молокопереробній промисловості.

    Переглянути
  • CЕПАРАТОР ДЛЯ РОЗДІЛЕННЯ ЕМУЛЬСІЙ

    Емульсія - дисперсна система, яка складається щонайменше з двох практично взаємно нерозчинних фаз, в яких і дисперсна фаза і дисперсне середовище – рідини. Розділення емульсій відноситься до технологічних процесів, які використовуються в різних галузях промисловості: в хімічній для розділення, в біотехнології і фармації в процесах культивації мікроорганізмів, розробки нових терапевтичних препаратів і лікарських засобів,в харчовій - розділення молочних продуктів. Темою дипломної роботи обрано сферу переробки харчових продуктів, а саме молока та молочних продуктів його обробки. Найважливіші процеси ,які виконують над молоком в апаратах є очистка, розділення , теплообмін, пастеризація. В Україні молочна промисловість високорозвинена. До її складу входять підприємства молочної промисловості по виробництву тваринного масла, вершків, цільномолочної продукції, молочних консервів, сухого молока, сирів, морозива, казеїну тощо. Суттєвою задачею є більш повне використання сільськогосподарської сировини. Найбільш активні розробки ведуться в напрямку інтенсифікації та удосконалення технологічних процесів. Одним з основних і найбільш розповсюджених процесів переробки молока є сепарація [1,2]. Виконується очистка молока, жирова складова, що є вихідною речовиною для подальшої переробки. Сьогодні сепаратори використовуються у всіх сферах переробки молока, таких як сепарація теплого і холодного молока, сироватки, пахти, нормалізація і очистка молока. До складу молока входять білки, жири, вуглеводи, вітаміни, ферменти, гормони, мікроелементи, неорганічні солі, імунні тіла та гази. Мінеральні солі знаходяться в іонно- і молекулярно-дисперсному та колоїдному стані, а молочний цукор – в молекулярно-дисперсному стані. В колоїдно-дисперсному стані знаходиться білок молока, жир молока – в стані емульсії чи суспензії. Розмір основних частин в колоїдному стані неоднаковий. Конструкція барабану сепаратора теплого молока представлена на рисунку 1. Емульсія надходить в сепаратор через вхідну трубу 3 і через отвір 7 в тарілкотримачі 6 і кільцеву щілину 1 направляється в пакет тарілок 2. Видалений в міжтарілочний простір шлам скидається в шламовий простір І по нахиленим каналам видаляється через сопла 9 у вигляді концентрата в збірник. Освітлений фугат по зовнішнім каналам тарілкотримача піднімається вверх і вільним зливом виходить із ротора в верхній приймач зі спіральним каналом 4 в горловині кришки 5. В зонах виходу концентрату в нахилені канали утворюються вихрові потоки, які сприяють місцевому ерозійному зносу кришки і каналів. Для запобігання зносу корпусних деталей в кришку ротора встановлюють диски з твердих сплавів, а в нахилених каналах розміщують захисні труби 8, які замінюють по мірі їх зносу. Метою даної роботи є вдосконалення конструкції, виконання розрахунків які підтверджують ефективність роботи і працездатність апарата.

    Переглянути
  • УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ ЧЕРВ’ЯЧНОГО ПРЕСА ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ ПОЛІЕТИЛЕНУ

    На сьогоднішній день все більших обсягів набуває виробництво полімерних труб, які мають значні переваги над металевими: довговічність, висока корозійна стійкість, технологічність їх з’єднання в трубопроводи, мають високі електроізоляційні властивості, еластичність матеріалу і високу механічну міцність, екологічно безпечні і гігієнічні [1]. Перероблення полімерних матеріалів у вироби є складним виробництвом з цілою низкою технологічних процесів, які забезпечують отримання виробу із заданими, відповідно до умов експлуатації, властивостями. При виробництві полімерних труб увага приділяється процесам від яких значною мірою залежить їх якість: підготовка розплаву полімеру, гомогенізація, підтримування відповідної температури та тиску. У техніці переробки високомолекулярних сполук широкого поширення набули одночерв’ячні преси, так як вони відрізняються універсальністю, достатньою продуктивністю, дешевші у виготовленні та обслуговуванні [2]. Поліетилен подається через завантажувальний бункер 1 в зону завантаження, де він захоплюється витками черв’яка 2 і транспортується по більш гарячим секціях циліндра 3 до зони плавлення, де гранули поліетилену починають плавиться, далі розплавлений матеріал гомогенізується і рухається до останньої зони шнека – дозування, де відбувається остаточне змішування розплаву та однорідне дозування його через формуючу головку 7. Метою проекту є удосконалення конструкції черв’ячного преса для переробки поліетилену, проведення відповідних розрахунків, що підтверджують працездатність апарату. В зоні гомогенізації запропоновано встановити запірний елемент 5 у вигляді кільцевого диска з отворами для проходження перероблюваного матеріалу. Запірний елемент виконано з двох аналогічних частин, установлених з можливістю повороту одна відносно одної і фіксації в заданому положенні. Це, у свою чергу, надає можливість не лише варіювати ступінь загального поділу потоку перероблюваного матеріалу на більш дрібні потоки, тобто диспергувати його і краще перемішувати, але й регулювати час перебування матеріалу в пресі (наприклад, зі зменшенням прохідного перерізу, тобто збільшенням опору запірного елемента, час перероблення збільшується; при цьому продуктивність екструдера дещо зменшується, проте якість перемішування перероблюваного матеріалу покращується). Використання даного запірного елемента істотно покращить якість перероблення матеріалів широкої номенклатури, а також розширить технологічні можливості екструдера.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ РОЗПИЛЮВАЛЬНОЇ СУШКИ РІДКИХ ТА ПАСТОПОДІБНИХ РЕЧОВИН

    Широке розповсюдження процесів сушіння в різних галузях народного господарства (в промислово розвинутих країнах заходу на процеси обезводнення витрачається біля 8% всієї енергії) свідчить про їх важливу роль в техніці. [1]. Одним з поширених методів обезводнення є розпилювальна сушка, що використовується для отримання порошкоподібного продукту з рідких та пастоподібних речовин [2] . Основними перевагами цього способу є висока інтенсивність масо- та теплообмінних процесів . Останнє набуває особливої ваги при висушуванні термолабільних, чутливих до високих температур матеріалів, так як при мінімальному часі перебування їх в об’ємі сушильної камери (5-15с) температура матеріалу, навіть в зоні високих температур теплоносія, є низькою, близькою до температури рівноважного випаровування (температури мокрого термометра).. В сушарках розпилювального типу (рисунок 1), інтенсифікація процесу досягається шляхом диспергування розчину на часточки діаметром 10-100 мкм, що дозволяє при розпилені одного кубічного дециметру рідини досягати площі випаровування 150-200 м 2 і як наслідок збільшувати коефіцієнти тепло- та масовіддачі [3]. Можливість використання теплоносія з високою температурою при збереженні якісних показників кінцевого продукту, висока степінь дисперсності порошку та інтенсивність тепломасообміних процесів, можливість регулювання його властивостей дозволяють вважати розпилювальний метод одним з найбільш прогресивних методів зневоднення рідинних та пастоподібних матеріалів[4]. Серед головних недоліків розпилювального методу сушіння слід зазначити складність та високу вартість обладнання для розпилення та уловлювання пиловидного порошку з відпрацьованого теплоносія, невелика об`ємна маса продукту (потрібно вводити додаткові операції гранулювання, брикетування), високі енергетичні затрати, значні габарити сушарок, особливо тих, що працюють при низьких температурах теплоносія і головне не рівномірність розміру розпилених крапель, що може значно впливати на тепломасообмінні показники і зумовити неоднорідність продукту . Метою роботи є дослідження факелу розпилу та можливості забезпечення однорідності розміру отриманих капель . Монодисперсність капель дасть змогу зменшити діаметр факелу і відповідно габаритні розміри установок. Крім того це відкриє преспективу використання теплоносіїв з більш високою температурою без небезпеки перегріву найдрібніших крапель.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ГІДРОДИНАМІКИ ТА ТЕПЛООБМІНУ В РОТОРНО-ПЛІВКОВОМУ АПАРАТІ З ШАРНІРНИМ КРІПЛЕННЯМ ЛОПАТЕЙ

    В технологічних процесах виробництва, з використанням термочутливих рідин, набули широкого використання роторно-плівкові апарати (РПА). Такі апарати відносяться до апаратів з підводом механічної енергії, за рахунок якої лопаті ротора при його обертанні утворюють на робочій поверхні плівкову течію оброблюваного рідкого продукту. При цьому вільна поверхня плівки продукту взаємодіє з парогазовою фазою і знаходиться в середині корпуса апарату. В апаратах роторного типу рідина розподіляється по внутрішній поверхні стінки апарату і безперервно піддається додатковій турбулізації, що дозволяє збільшити значення коефіцієнтів тепло- і масо передачі в порівнянні з відповідними коефіцієнтами для гравітаційно стікаючих плівок і використовувати роторні апарати для випарювання дуже в’язких продуктів. В роторних апаратах одночасно знаходиться невелика кількість рідини (зазвичай на протязі від 3 до 20 с), що дозволяє широко використовувати їх для обробки термічних нестійких продуктів [1]. Процеси гідродинаміки, тепло- і масообміну в роторних апаратах мають складний характер, що обумовлено, як конструкцією ротора, так і технологічними параметрами роботи (частотою обертання ротора, густиною зрошення, турбулізацією продукту при обертанні лопатей і т.і.). і на сучасному етапі практично не мають строгого теоретичного рішення. Сучасні методи розрахунку базуються на спільності явищ переносу імпульсу, теплоти та речовини. Втрати тиску (перенос імпульсу) Δ = P τ Пl s. Кількість теплоти, характеризується питомим тепловим потоком q T = Δα . Кількість речовини - питомим масовим потоком D q C = Δβ В роботі пропонується розглядати їх спільність в уявленнях напівемпіричної теорії турбулентного переносу [2]. З аналізу теорії турбулентного переносу випливає, що для розрахунку теплообміну в РПА необхідне теоретичне та експериментальне вивчення потужності N , утримуючої здатності V апарату. та дослідження теплообміну для перевірки адекватності моделі. Крім того для плівкових апаратів важливою характеристикою є мінімальна густина зрошення. Γmin Зниження густини зрошення менше Γmin , призводить до руйнування плівки При наявності зазору між стінкою корпуса і краєм лопаті за останньою утворюється плівка рідини товщиною δ . Формування плівки визначається умовами руху рідини через щілинний зазор, а отже залежить від реологічних властивостей рідини, а також від поперечного перерізу самого зазору. Таким чином об’єм рідини V в апараті складається з об’єму рідини перед лопаттю та за нею. Загальна потужність, яку необхідно підвести до валу ротора є сумою складових потужностей: - потужність, яка витрачається на передачу кінетичної енергії початкового обертання рідини; - потужність, яка йде на перемішування рідини лопатями ротора; - потужність, яка втрачається на ущільнення і опорах валу. При розрахунках біотехнологічних апаратів найбільше практичне Результати роботи можуть бути використані при розрахунку та проектуванні роторно-плівкових апаратів.

    Переглянути
  • ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛО ТА МАСООБМІНУ В ПРОЦЕСІ ВИГОТОВЛЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПОРОШКІВ

    Одне з завдань технології сушіння полягає в розробці методів оптимального управління тепло та масоообмінними процесами, які протікають в тілі, з метою отримання продукту високої якості з регламентованими фізико-хімічними, структурно-механічними та органолептичними показниками[1]. Аналітичний розрахунок процесу досить складний для капілярно-пористих колоїдних тіл, оскільки містяться структури з різним механізмом утримання вологи . Отже, процес як правило досліджується експериментально. В якості об’єкту дослідження використано горохово-морквяну суміш в пропорції 1:2. Суміш розроблена як високоякісна, каротиновмісна харчова добавка з підвищеним вмістом білків. Морква містить багато каротиноїдів, які є джерелом вітаміну А для організму, особливо це важливо в часи напруженої екологічної ситуації, яка склалася в Україні, оскільки він є сильним антиоксидантом виводить токсини[2]. Горох використовується як природне джерело білків, жирів та вуглеводів. Компонент виступає в якості консерванту, оскільки містить жири, в яких розчиняються каротиноїди, в зв’язку з цим продовжується значно термін зберігання продукту. Приготування суміші здійснюється в декілька етапів: відбір сировини, мийка, бланшування моркви та гороху, подрібнення та гомогенізація для забезпечення однорідності розподілу компонентів в суміші, сушіння, розмелювання, фасування. Зразок дослідного матеріалу звантажувався до сушильної камери в контейнері з розмірами 45×25×15 мм. Процес сушіння проводився при таких значеннях параметрів : температура теплоносія Т – 60,80,100 0 С; товщина шару h – 5,10,15 мм; швидкість сушильного агенту V – 1,5;2,5;3 м/с. З інтервалом в 9 секунд фіксувалася маса та температура на поверхні та всередині зразка. При такій постановці отримаємо багатофакторний експеримент, що дає змогу більш детально дослідити тепло та масообмін в матеріалі під час сушіння[3]. За даними експериментів отримали залежності зміни маси тіла від часу(рис.1) також був проведений розрахунок зміни швидкості сушіння dW/dt ,%/хв, від вологовмісту W,% (рис.2). За наведеними залежностями встановлено: сушіння відбувається переважно в другому періоді, значення першої критичної вологості Wk1=350%, яка свідчить про закінченні періоду постійної швидкості і початок періоду падаючої швидкості.

    Переглянути
  • ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА ОТРИМАННЯ БІОДИЗЕЛЯ З ВИКОРИСТАННЯМ БАРАБАННОЇ СУШАРКИ

    Біодизель паливо, вироблене з рослинних олій або тваринних жирів, яке за своїми характеристиками є еквівалентним дизельному паливу і може використовуватись в дизельних двигунах без будь-яких їх технічних змін.. В залежності від сировини, деякі фізичні властивості біодизеля можуть змінюватись в ту чи іншу сторону. Отже розробка устаткування для його виробництва, що відповідає сучасним тенденціям техніки, є важливою задачею. Промислове виробництво біодизеля базується на процесі трансете- рифікація рослинних олій. В результаті реакції отримуємо ефір, з фізичними властивостями близькими до властивостей мінерального дизельного палива, та 50-ти процентну фракцію гліцерину[1]. Вологе зерно ріпака з бункера 1 подається в барабанну сушарку 2 після процесу сушіння завантажуються в прес 3, з’єднаний з відстійником 4, з преса 3 макуха подається в центрифугу 6 де вміст олії понижується до 1%. Із фільтра 5 олія подається в центрифугу 6 де вся олія піддається додатковій очистці, після очистки олія подається в бункер 7 на зберігання. Етанол подається насосом в ємність дозатора – розчинника 10 в кількості що задається датчиками рівня. Туди ж з бункера шнековим живильником 8 подається каталізатор. Доза каталізатора відміряється автоматичним ваговим дозатором 9 і скидається в етанол. Готовий розчин подається насосом у буферну ємність 11. З буферної місткості розчин періодично подається в об’ємний дозатор 12, циліндричну посудину з датчиками рівня. З об’ємного дозатора 12 розчин спрямовується у фільтр коливань потоку 13. Олія з об’ємного дозатора 12 і фільтра коливань потоку 13, виходить задана об'ємна витрата олії. Олія підігрівається до температури реакції в пластинчатих теплообмінниках 14 і спрямовується в модуль переэтеріфекації 11. Отримана в модулі 11 ефірно-гліцеринова суміш подається в сепаратор 19. У випарних апаратах 13 гарячий гліцерин або ефір, випаровують етанол. Після випарювання етанолу гліцерин спрямовується на склад. Біодизель спрямовується в теплообмінник 14, де віддає теплову енергію зустрічному потоку олії. Пари етанолу конденсуються в конденсатор – підігрівачі 15 віддаючи теплоту конденсації потоку олії. Таким чином, здійснюється рекуперація тепла, зовнішня енергія на підігрівання олії не витрачається. Пари етанолу, що не сконденсувалися, остаточно конденсуються у конденсаторі 16. Далі біодизель піддається фільтруванню і сорбційному очищенню у фільтрі – сорбері 21. Отриманий біодизель спрямовується на склад[2]. Оскільки сушіння належить до найбільш енерговитратних галузей народного господарства в зв’язку з високою ціною енергоносія то актуальним напрямком є підвищення ефективності технологічної схеми шляхом інтенсифікації режимів функціонування її апаратів, а саме збільшення продуктивності та економічністі процесу. Ефективність всієї схеми визначатиметься якістю перебігу процесу сушіння, тому доцільна модернізація барабанної сушарки, бо саме вона лімітує продуктивність всієї схеми. В наслідок цього планується збільшення кількості продукту, що отримується в одиницю часу. Завданням на дипломне проектування є вибір серед сучасних конструкцій сушильного обладнання, перевірка його патентної чистоти, модернізація устаткування, що має підвищити якість готового продукту та збільшити продуктивність обладнання в цілому.

    Переглянути
  • РЕАКТОР ПЕРЕЕТЕРИФІКАЦІЇ РІПАКОВОЇ ОЛІЇ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕННЯ БІОДИЗЕЛЯ

    В зв’язку із виникненням глобальних енергетичної та економічної світових криз, людство активно здійснює пошук альтернативних поновлювальних джерел енергії. Особливо велику увагу приділяється пошукам замінників світлих нафтопродуктів. Перспективною альтернативою мінерального дизельного палива можуть бути біодизельні палива, до яких відноситься диметиловий ефір, рослинна олія та біодизель [1]. Набагато більш наближеними до дизельного біопалива є продукти переробки рослинної олії – ефіри жирних кислот. За показниками густини та в'язкості біодизель наближається до мінерального дизельного палива. При цьому, за рахунок меншого вмісту сірки міжремонтний термін експлуатації двигуна збільшується приблизно на 50%. Кількість викидів шкідливих сполук і твердих часток при роботі двигуна на біодизелі зменшується на 20–25%, чадного газу на 10-12%, ніж при роботі на мінеральному дизельному паливі. Крім того за рахунок природного рослиного походження гарно розпадається у ґрунті та не забруднює навколишнє середовище. Біодизель отримують в результаті реакції переетерифікації рослинних та тваринних жирів спиртами (етиловим, метиловим, ізопропіловим). Метилова технологія на сучасному етапі здобула більшого поширення за рахунок простоти організації процесу та обладнання що використовується при цьому. Технологічна схема процесу виготовлення біодизеля метиловою технологією зображено на рисунку 1. Метанол подається насосом в ємність дозатора – розчинника 3 в кількості що задається датчиками рівня. Туди ж з бункера шнековим живильником 1 подається каталізатор. Доза каталізатора відміряється автоматичним ваговим дозатором 2 і скидається в метанол. Після відмірювання реагентів робиться їх перемішування (розчинення) мішалкою впродовж заданого часу. Готовий розчин подається насосом у буферну ємність 4. З буферної ємності розчин періодично подається в об’ємний дозатор 5, циліндричну посудину з датчиками рівня. З об’ємного дозатора 5 розчин спрямовується у фільтр коливань потоку 6. Олія з об’ємного дозатора 5 і фільтра коливань потоку 6, на виході виходить заданою об'ємною витратою. Вона підігрівається до температури реакції в пластинчатих теплообмінниках 8 і спрямовується в модуль переетеріфекації 11. Отримана в модулі 11 ефірно-гліцеринова суміш подається в сепаратор 12. У випарних апаратах 13 випаровують метанол. Після випарювання метанолу гліцерин спрямовується на склад. Біодизель спрямовується в теплообмінник 7 на охолодження. Пари етанолу конденсуються в конденсатор – підігрівачі 8. Пари метанолу, що не сконденсувалися, остаточно конденсуються у конденсаторі 9. Далі біодизель піддається фільтруванню і сорбційному очищенню у фільтрі – сорбері 14. На даний час для виробництва метилового ефіру застосовуються реактори з механічним перемішуванням, що являє собою циліндричну ємність, висота якої в 2-2,5 рази перевищує діаметр. Для підтримки температурного режиму в апараті є оболонь або внутрішній теплообмінник. Продуктивність реактора з механічним перемішуванням поступається кавітаційним реакторам, однак за рахунок більшого часу перебування реагентів в зоні перемішування досягається більша якість біодизеля на виході. Завданням на дипломне проектування є вибір серед сучасних конструкцій реакційне обладнання, перевірка його патентної чистоти, модернізація устаткування, що має підвищити якість готового продукту та збільшити продуктивність обладнання.

    Переглянути
  • ВИНОСНИЙ ТЕПЛООБМІННИК ДЛЯ ЦИРКУЛЯЦІЙНОГО ГАЗУ

    Азотовмісні речовини широко використовуються в промисловості, сільському господарстві та інших галузях господарства. Природні запаси таких речовин надзвичайно малі. В водночас в атмосфері міститься величезна кількість азоту, який є інертним газом. Одним з методів зв’язування азоту є процес синтезу аміаку. Аміак використовується для виробництв добрив, полімерів, лаків, фарб, вибухівки, лікарських препаратів та інші. Синтез аміаку відбувається під високим тиском у відповідному обладнанні. Таке обладнання з’явилось на початку ХХ ст. Синтез аміаку відноситься не тільки до найбільш старих, але і до найбільш розповсюджених крупнотонажних виробництв, які працюють під тиском від 10 до 100 МПа. У проекті застосовується схема синтезу аміаку (рис. 1) з тиском 30 МПа. Метою даного проекту є розробка виносного теплообмінника в якому відбувається процес теплообміну між гарячим циркуляційним газом, що йде по трубам і холодним циркуляційним газом, що йде міжтрубним простором за рахунок різниці температур Установка працює наступним чином: свіжа азотоводнева подається у нижню частину конденсаційної колони, де змішується з циркуляційним газом і проходить по трубам теплообмінника конденсаційної колони 8, після чого направляється в міжтрубний простір виносного теплообмінника 3, де вона нагрівається до 190-200°С. З виносного теплообмінника циркуляційний газ поступає в колону синтезу 1, де додатково нагрівається до температури реакції. В теплообміннику газ нагрівається до 400-440°С, поступово проходить через шари каталізатору, на якому відбувається синтез аміаку. Після останнього шару каталізатору, азотоводнева суміш із вмістом аміаку ~15% і температурою 500–515°С, входить у трубки внутрішнього теплообмінника, охолоджуючись до температури 330°С. Далі газова суміш послідовно проходить повітряний конденсатор 5, конденсаційну колону 8 та аміачний холодильник-конденсатор 9, в яких конденсується аміак. Для компенсації гідравлічних втрат використовується турбокомпресор 4. Для запобігання накопичення інертних газів у циркуляційній суміші використовується відведення продувних газів. Метою даною роботи є удосконалення розрахунок, розробка конструкторської документації виносного теплообмінника. Теплообмінник є апаратом який працює під високим тиском. Найбільш відповідальною частиною є корпус апарату, який сприймає значні навантаження. В проекті передбачається спроектувати рулонований корпус, який забезпечує меншу матеріалоємність в порівнянні з монолітним і як результат має меншу собівартість.

    Переглянути
  • ОСВІТЛЕННЯ МАСЛА В ЦЕНТРИФУЗІ

    Забезпечення країни енергоресурсами є одним з ключових питань. Різноманітні шляхи вирішення потребують вибору найбільш технологічних та економічних обґрунтувань. Для забезпечення транспорту більш дешевим і екологічним паливом існує необхідність розвитку технологічного виробництва біопалива в цілому і біодизельного палива зокрема. Також необхідно вдосконалити апарати технологічної схеми виробництва. Метою даної роботи є дослідження процесу освітлення рослинних масел в надцентрифузі. Ріпакове масло – жирне рослинне масло, яке отримують із зерен ріпаку. Відрізняється високим вмістом ерукової кислоти (47-50%). Рапсове масло використовують в основному в миловарінні, текстильній промисловості, а також для виробництва оліф [1]. Перед використанням ріпакове масло, як і інші масла підлягає очистці, одним із з методів є очищення глиною. Контактний спосіб очистки, або очистку масел відбілюючими глинами (земляними), застосовують як правило, в комбінації з іншими. Цей спосіб заснований на поглинанні поверхнею частинок відбілюючої глини, домішок, котрі видаляються із масел. Контактний спосіб застосовують частіше всього для остаточної очистки масел після обробки їх сірчаною кислотою. Кислотно-контактним способом очищують як дистилятні масла, наприклад автоли, турбінні, трансформаторні, так і залишкові (авіаційні масла) [2]. На рисунку 1 зображена схема для вивчення процесу очищення рослинного масла. У збірнику 1 вихідна суміш усереднюється по температурному полю та густині. Встановлена мішалка сприяє швидкому розподілу теплоти від сорочки нагріву до середовища. Нагріта суміш відфільтровується на фільтр–пресі 2, де фільтрат відбирається на подальшу очистку, а фуза вивантажується. Тонка очистка виконується на осаджуючій центрифузі 3. Напівфабрикат розділюється на масло певної кондиції та осад. В збірнику 4 збирають осад. З очищеного масла видаляють газ в збірнику дегазаторі 5. Нами, дослідним шляхом було встановлено, що після розділення масла в центрифузі при частоті обертання валу центрифуги 10000 об/хв значення коефіцієнта освітлення для часток діаметром 66,5 мкм дорівнює 93,4%, а при частоті 14800 – 98,6%. Таким чином забезпечується очистка масла від часток діаметром більше 66,5 мкм.

    Переглянути
  • РЕАКТОР ПЕРЕЕТЕРИФІКАЦІЇ У СХЕМІ ВИРОБНИЦТВА БІОДИЗЕЛЮ

    У структурі споживання рідкого палива сільським господарством України дизельне паливо для мобільних енергетичних засобів становить від 60 до 80 % від загального. Для виробництва біодизельного палива застосовують змішувач- реактори (або етерифікатори) періодичної дії зі застосуванням механічних мішалок та гравітаційні відстійники. Того ж часу, обладнання для виробництва біодизельного палива в аргопромисловому секторі України потребує постійного вдосконалення [1]. Реактор – апарат, призначений для проведення хімічних процесів (зміни молекулярного складу речовин). В даному випадку використовується реактор переетерифікації, в якому протікає реакція змішування етанолу(або метанолу) з олією. Реакція протікає при постійних тисках та температурах, за певний проміжок часу. Також враховується співвідношення кількостей речовин, що вступають в реакцію в апараті. В реакторі знаходиться мішалка, що забезпечує рівномірне перемішування рідини по всьому об‘єму ємності. На рис. 1 показана технологічна схема виробництва біодизелю з реактором переетерифікації, що підлягає модернізації. На схемі показаний бункер з твердим каталізатором 1 (КОН, NaOH – найчастіше використовують КОН) та бункер з спиртом (в даному випадку - метиловим) 2. З обох ємностей речовини подаються в змішувач 4, при чому подача спирту регулюється клапаном 5. Подача масла з резервуара 3 в реактор переетерифікації 9 здійснюється за рахунок насоса 8 та контролюється клапаном 6. Суміш каталізатора та спирту через насос 7 потрапляє у реактор 9. Очистка проводиться в сепараторі 10. В результаті очищення отримуємо на виході дві фази: біодизель та гліцерин, що після сепаратора відходять до резервуарів 11, і 12 відповідно. Метою даної роботи є модернізація реактору перетерифікації, що має мішалку, а саме збільшення його продуктивності та коефіцієнту корисної дії, шляхом удосконалення його конструкції. Під час виконання даної роботи по удосконалення апарату будуть виконані розрахунки, що підтверджують надійність та працездатність конструкції: параметричний, конструктивний, тепловий, гідравлічний розрахунки, а також розрахунки на надійність та міцність елементів конструкції.

    Переглянути
  • РОТОРНО-ПУЛЬСАЦІЙНИЙ АПАРАТ У СХЕМІ ВИРОБНИЦТВА БІОДИЗЕЛЮ

    Проблема з енергоносіями залишається на цей час надзвичайно гострою для України. Зокрема, нафтопродуктами власного виробництва Україна забезпечена лише наполовину. Вихід із цієї ситуації вітчизняніексперти вбачають у використанні біопалива[1]. Біодизель - це метиловий або етиловий ефір, що володіє властивостями пального матеріалу і отримується в результаті хімічної реакції з рослинних жирів. Для отримання метилового ефіру до рослинного масла додається метанол, а також невелика кількість лужного каталізатора. Суміш обробляється в спеціальних реакторах або роторно-пульсаційних апаратах (РПА). Роторно-пульсаційний апарат - апарат, що застосовується для створення однорідної (гомогенної) фізично стабільної суміші, як правило, рідин, а також для подрібнення містяться в продукті часток до заданого мікронного рівня. Останнім часом все більшу значимість набувають гомогенізатори палив, з метою рівномірного розподілу неминуче присутньої в паливі води в обсязі палива, як правило, мазуту, а також дизельного палива. Найбільш ефективними і простими в обслуговуванні, є роторно-пульсаційні апарати РПА. Метою даної роботи є модернізація роторно-пульсаційого апарату, а саме збільшення його продуктивності, шляхом удосконалення його конструкції. Під час виконання даної роботи будуть виконані розрахунки, що підтверджують надійність та працездатність конструкції: параметричний, конструктивний, тепловий, гідравлічний розрахунки.Схема з використанням РПА, що підлягає модернізації показана на рис.1. На рис. 1 показана технологічна схема виробництва біодизелю. На схемі показаний бункер з твердим каталізатором 1 (КОН, NaOH – найчастіше використовують КОН) та бункер з спиртом (в даному випадку - метиловим) 2. З обох ємностей речовини подаються в змішувач 4, при чому подача спирту регулюється клапаном 5. Подача масла з резервуара 3 в РПА9 здійснюється за рахунок насоса 8 та контролюється клапаном 6. Суміш каталізатора та спирту через насос 7 потрапляє у РПА 9. В трубчатому реакторі з водяною рубашкою 10 проходить реакція переетерифікації. В результаті цієї реакції отримуємо неочищений складний ефір, що підлягає подальшому очищенню. Очистка проводиться в сепараторі 11. В результаті очищення отримуємо на виході дві фази: біодизель та гліцерин, що після сепаратора відходять до резервуарів 12, і 13 відповідно.

    Переглянути
  • БІОДИЗЕЛЬ-ЯК ВИРІШЕННЯ ПРОБЛЕМИ ПАЛИВА В УКРАЇНІ. УСТАНОВКА ДЛЯ ОТРИМАННЯ БІОДИЗЕЛЯ

    Одна з найбільш гострих проблем економічної стабільності та розвитку України — це забезпечення енергоресурсами. Тому проблема заміни нафтопродуктів на відновлювані їм замінники, одним із яких може бути біопаливо з рослинних олій, є актуальною. Нинішня ситуація в нашій країні може зрівнятися з тією, в якій опинилося світове співтовариство в 1973—1974 роках. Нині для України настав час розвивати власні потужності для виробництва біодизельного палива з відновлюваних сировинних ресурсів. Біодизель - це метиловий або етиловий ефір, що володіє властивостями пального матеріалу і отримується в результаті хімічної реакції з рослинних жирів. Таке паливо може використовуватися в будь-яких дизельних двигунах (вихорокамерних і передкамерних, а також із безпосереднім впорскуванням)як самостійно (в адаптованих двигунах), так і в суміші з дизельним паливом, без внесення змін у конструкцію двигуна. Під час виробництва біодизеля використовують наступні методи його отримання: циклічна технологія із використанням каталізаторів; циклічна технологія із застосуванням розчинників; суперкритична технологія; багатореакторна безперервна технологія. На рис.1. показана традиційна схема отримання біодизеля, що застосовується в Інституті технічної теплофізики НАН України. Найпростішою технологією отримання метилових ефірів жирних кислот є циклічна, заснована на переетерифікації тригліцеридів рослинної олії метанолом із використанням основних або кислотних каталізаторів.

    Переглянути