КУКОБА С. В.

Сортировать по умолчанию названию
  • ШЛЯХИ УДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСІВ ПЕРЕРОБКИ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ

    Важливе місце в переробці полімерних композиційних матеріалів займає одержання профільних довгомірних гумотехнічних виробів, наприклад транспортерних стрічок, ременів, ущільнень складного і суцільного перерізів, масове виробництво яких характеризується підвищеними вимогами до якості профільних заготовок. Технологія отримання довгомірних заготовок [1] складається з: приготування суміші в гумозмішувачах, подальше вальцювання для надання їй відповідної форми, екструзію профільних заготовок. Існують проблеми нераціонального використання обладнання з точки зору значних енерговитрат (до 20% собівартості сировини) на пластифікацію перероблюваного матеріалу при вальцюванні, погіршення фізико- механічних показників продукції внаслідок термодеструкції і зміні розмірів поперечного перерізу при зміні режимних параметрів процесу. Перспективним напрямом удосконалення виробничих процесів [2] є забезпечення можливості узгодженої роботи обладнання в технологічному ланцюзі за неперервною схемою (головним чином, валкового та екструзійного) з оптимізацією режимних змінних і конструктивних параметрів при мінімізації корисної потужності та отриманні якісного продукту. Крім того, зростаючий обсяг номенклатури продукції робить необхідним проектування екструзійного обладнання з можливою заміною робочих органів для конкретних полімерних матеріалів, забезпечуючи гнучкість виробничих процесів. Проте, дотепер не розроблено достатньо надійних критеріїв, однозначно пов’язаних з якістю сумішей та екструдату, які розраховують із використанням режимних змінних і конструктивних параметрів обладнання, що дозволяє здійснювати його оптимальне проектування. Існуючі математичні моделі процесів безперервного вальцювання та екструзії дозволяють ефективно використовувати в них інтегральні критерії якості кожного з цих процесів окремо і в сукупності, і здійснити постановку і розв’язання задачі оптимального проектування неперервного технологічного ланцюга виробництва довгомірного профілю, забезпечуючи мінімальні енерговитрати при заданій якості готового продукту. Крім того, промислове виробництво екструзією характеризується високою металоємністю, що ставить невід’ємною задачею розробку методів, алгоритмів та програм, які дозволяють максимально знизити масу і вартість вказаного обладнання. Тому поставлені завдання з оптимального проектування технології ланцюга екструзійного і валкового обладнання для безперервного процесу виробництва заданої якості є дуже актуальним в науковому та технічному плані.

    Переглянути
  • КОКСУВАННЯ В ХІМІЧНІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ

    В останні роки людство зацікавлене у впровадженні технологій, які змогли б максимально наблизити сучасну промисловість до безвідходного виробництва. Цей фактор повинен враховувати кожен хто має відношення до розвитку сучасного народного господарства, оскільки на сьогоднішній день екологічна ситуація нашої планети перебуває в критичному стані. Значний сегмент хімічної сировини дає коксохімічна галузь, яка, перш за все, має пряме відношення до чорної металургії. Другорядним продуктом коксування є прямий коксовий газ, який до недавнього часу в більшості випадків використовувався як паливо. Сучасні методи коксування дають змогу розділити коксовий газ на складові, які є цінними продуктами для багатьох виробництв. Існує декілька типових схем переробки прямого коксового газу [1,2,3], одна з яких зображена на рисунку 1 (схема [4]). Окрім водню, метану, оксидів вуглецю, до складу прямого коксового газу входять пари кам’яно-вугільної смоли, бензол, аміак, сірководень та ін. Їхнє відсоткове співвідношення залежить від температури коксування. Газ виходить з коксової печі при температурі 700°С. Процес розділення прямого коксового газу починається в газозбирачі (1). Тут газ охолоджується, і з нього частково конденсується смола та одночасно видаляються частинки вугілля. Для конденсації смоли необхідно охолодити газ до температури 20-30°С (холодильник (2)); також тут конденсуються пари води, відбувається часткове поглинання аміаку водою що сконденсувалась. Так утворюється надсмольна вода. Смола та надсмольна вода збираються в резервуар (3), де розділяються по густині. Смоляний туман видаляється за допомогою електрофільтра (4). Для транспортування газу через апаратуру встановлюють турбогазодувку (5). Аміак, що залишився, вловлюється в сатураторі (7). Перед потраплянням у сатуратор газ підігрівають підігрівачем (6) для ефективнішого вловлювання. Потім його охолоджують в холодильнику (8) для очищення від сирого бензолу в скруберах (9). Таким чином більш глибока переробка коксового газу дає змогу отримувати цінні продукти для хімічної промисловості, знімаючи деяке навантаження з нафтохімічної галузі де ці компоненти отримують шляхом глибокої переробки нафти.

    Переглянути
  • МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ КОНТАКТНОЇ МЕМБРАННОЇ ДИСТИЛЯЦІЇ

    Мембранна дистиляція (МД) ґрунтується на транспорті пари води через пористу гідрофобну мембрану. Рушійною силою процесу є різниця парціальних тисків розчинника по обидва боки мембрани, що виникає за рахунок різниці температур у каналі мембранного апарата. Мембранна дистиляція – процес, в якому сама мембрана не впливає на рівновагу пара-рідина під час розділення. Термін може бути застосовано до процесів, що мають такі характеристики: 1) мембрана є пористою і незмочуваною; 2) у порах мембрани відсутня капілярна конденсація; 3) крізь пори мембрани переноситься лише пара; 4) мембрана не змінює рівноваги пара-рідина під час розділення; 5) щонайменше один бік мембрани безпосередньо контактує з рідиною; 6) рушійною силою масопереносу є градієнт парціального тиску в паровій фазі [1]. На сьогодні можна виділити такі галузі використання МД: опріснення морської води, отримання чистої і ультрачистої води, очищення промислових стічних вод та, як їхня складова, видалення з промислових стоків важких металів та ізотопів, розділення розбавлених водно-органічних сумішей, вилучення летких компонентів із розчинів, що містять нелеткі компоненти, концентрування розчинів нелетких речовин. Цей поділ є досить умовним, оскільки концентрування розчинів нелетких речовин є одночасно одержанням чистої води, а очищення стічних вод може полягати в концентруванні нелетких забрудників. Процес МД може здійснюватися в різних технологічних варіантах. Контактна мембранна дистиляція (КМД) – процес, за якого рідина безпосередньо контактує з обома боками мембрани. Рідина, що омиває приймаючий бік мембрани, є середовищем для конденсації пари, що транспортується. Математична модель КМД може бути використана для постановки і розв’язання задач, що пов’язані з покращенням техніко-економічних показників мембранно-дистиляційної установки, а також на етапі проектування нових установок КМД. У літературі досліджували математичні моделі, в яких описується механізм тепло- і масоперенесення. У цих моделях розглядають вплив на процес КМД перенесення пари в областях молекулярної й кнудсенівської дифузії і перехідній. Визначальним параметром режиму перенесення є співвідношення довжини середнього пробігу молекул і діаметра пор. Розроблено математичні моделі КМД, що враховують вплив гідродинаміки течії розчину і дистиляту, розмірів і характеристик мембран, температурних режимів на питомий масовий потік пари через мембрану [2], температурної поляризації на продуктивність процесу [3], зміни проникності мембрани. Механізм переносу тепла крізь мембрану з парою і в структурі мембрани задають межовими умовами для потоків розчину й дистиляту, без і з урахуванням зміни швидкості й температури пари в порах. Подальше удосконалення описання і розв’язку моделі (1) дасть змогу підвищити ефективність процесу, взявши до уваги якнайбільше факторів, що впливають на нього.

    Переглянути
  • МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ КОНТАКТНОЇ МЕМБРАННОЇ ДИСТИЛЯЦІЇ

    Мембранна дистиляція (МД) – це процес розділення розчинів, що ґрунтується на транспорті пари води через пористу гідрофобну мембрану. Рушійною силою процесу є різниця парціальних тисків розчинника по обидва боки мембрани, що виникає за рахунок різниці температур у каналі мембранного апарата. Опис масопереносу в мембрані під час мембранної дистиляції (МД), на перший погляд, має бути тривіальною задачею, і потік пари повинен бути пропорційний градієнту тиску пари з обох боків мембрани [1]. Однак, у загальному випадку, коефіцієнт проникності залежить від температури, тиску, складу парогазової суміші в мембрані та структури мембрани. Градієнт тиску пари також залежить від температури і складу суміші на поверхні і в об’ємі. Таким чином, розрахунок потоку можливий лише після спільного розв’язання системи рівнянь тепломасоперенесення методом послідовних наближень. З огляду на це, реалізовано два підходи до розрахунків апаратів для МД. Перший, емпіричний, який поширено найбільше, базується на використанні виразів для визначення продуктивності й селективності, отриманих після узагальнення масивів експериментальних даних. Недоліками цього підходу є вузька область застосування емпіричних виразів та їх недостатнє теоретичне обґрунтування. Другий, феноменологічний підхід, базується на наближених аналітичних розв’язках рівнянь тепломасопереносу, отриманих запевних припущень, що спрощують розрахунки. Однак часто ці припущення призводять до значних помилок і не дозволяють точно встановити фізико-хімічні основи МД. Для опису масопереносу вмембрани в процесі МД нами була використана модель «запиленого газу» (МЗГ) [2]. МЗГ є однією з найбільш повних напівемпіричних теорій течії газових сумішей крізь пористі матеріали, що досягла достатньої степені розвитку для застосування в інженерних і наукових розрахунках. МЗГ дозволяє врахувати такі механізми масоперенесення пари в мембрані: 1. Вільно-молекулярну (кнудсеновську) течію, яка реалізується занастільки малої густини пари, що частотою зіткнень між молекулами порівняно з частотою їх зіткнення з поверхнями каналів пористого тіла можна знехтувати. 2. В’язку течію (конвективне перенесення), за якого пара рухається як суцільне середовищепід дією градієнта тиску, і міжмолекулярні зіткнення переважають над зіткненнями молекул з поверхнею. 3. Дифузію в режимі суцільного середовища, коли окремі компоненти суміші переміщуються відносно один одного під дією градієнта концентрації (звичайна дифузія), градієнта температури (термодифузія) чи зовнішніх сил (силова дифузія) При цьому міжмолекулярні зіткнення відбуваються частіше, аніж зіткнення молекул з поверхнею. 4. Поверхневу дифузію, за якої молекули пари переміщуються вздовж поверхні твердого тіла, не залишаючи адсорбційного шару. ОскількиМД супроводжується фазовими переходами, він визначається не тільки масообміном, але й теплообміном у мембранній системі. Теплоперенесеннякрізь мембрану відбувається: – теплопровідністю крізь щільну матрицю мембрани і пароповітряну суміш у порах Q1; – із трансмембранним масовим потоком Q2.

    Переглянути
  • КОКСУВАННЯ В ХІМІЧНІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ

    В останні роки людство зацікавлене у впровадженні технологій, які змогли б максимально наблизити сучасну промисловість до безвідходного виробництва. Цей фактор повинен враховувати кожен хто має відношення до розвитку сучасного народного господарства, оскільки на сьогоднішній день екологічна ситуація нашої планети перебуває в критичному стані. Значний сегмент хімічної сировини дає коксохімічна галузь, яка, перш за все, має пряме відношення до чорної металургії. Другорядним продуктом коксування є прямий коксовий газ, який до недавнього часу в більшості випадків використовувався як паливо. Сучасні методи коксування дають змогу розділити коксовий газ на складові, які є цінними продуктами для багатьох виробництв. Існує декілька типових схем переробки прямого коксового газу [1,2,3], одна з яких зображена на рисунку 1 (схема [4]). 1- газозбирач; 2,8 – холодильники; 3 – збірник; 4 – електрофільтр; 5- ексгаустер; 6 – підігрівач; 7 – сатуратор; 9 – скрубери Рисунок 1 – Схема переробки прямого коксового газу Окрім водню, метану, оксидів вуглецю, до складу прямого коксового газу входять пари кам’яно-вугільної смоли, бензол, аміак, сірководень та ін. Їхнє відсоткове співвідношення залежить від температури коксування.

    Переглянути
  • КОНЦЕНТРУВАННЯ РОЗЧИНУ ХЛОРИДУ АМОНІЮ НА МЕМБРАНАХ МФФК І ПВХ

    Проаналізовано можливість концентрування розчину хлориду амонію на мікрофільтраційних мембранах МФФК і ПВХ контактною мембранною дистиляцією. Визначено найкращі умови концентрування.

    Much attention to the problems of steady development of economy lately spared. The decision of this question is related to active introduction in industry of molecular and nanotechnology. They must replace outdated powerful and ecologically dangerous productions developed in Ukraine in soviet time, and provide our country a main place in the world division of labor. Membrane distillation belongs to such breach technologies.
    Membrane distillation is a process of membrane separation of the liquid systems on molecular level, which consists in evaporation of volatile component solution through the pores of polymeric membrane and condensation of it on the opposite side of this membrane. The term ‘contact membrane distillation’ is applied to processes which have the following characteristics: the membrane must be porous and not moistened; there must be no capillary condensa-tion within the membrane pores; only vapour should be transferred through the membrane pores; both sides of membrane must be in direct contact with the liquid; for each component the driving force of the mass transfer is the partial pressure gradient in the vapour phase.
    The paper proposes an analysis of experimental data of membrane concentration of ammonium chloride on MFFK and PVC membranes, conclusions regarding the optimal choice of the membrane and the mode of application. Conclusions about the prospects for the application of this process in the future are formulated.

    Переглянути
  • Фізико-математична модель концентрування стічних вод газозбірників контактною мембранною дистиляцією

    Розглянуто історію розвитку процесу мембранної дистиляції, проаналізовано літературу, що їй присвячена, розглянуто й проаналізовано типи мембранної дистиляції, проаналізовано математичний опис тепломасообміну всередині мембрани в процесі контактної мембранної дистиляції. Сформульовано висновки щодо перспектив застосування даного процесу в майбутньому.

    Переглянути