ЛУКАШОВА В. В.

Сортировать по умолчанию названию
  • Дослідження процесу гомогенізації в каналі черв’яка з розробкою робочих органів екструдера

    Дослідженню процесу гомогенізації в одночерв’ячному екструдері присвячена значна кількість робіт. Зазвичай для моделювання процесу екструзії розглядається обернена модель черв’яка, яка дозволяє привести задачу до прямокутної системи координат, вважаючи черв’як нерухомим і розгорнутим на площині, а циліндр, також розгорнутий на площині, таким, що рухається відносно каналу черв’яка. При такій постановці задачі вважається, що процес плавлення відбувається зі зняттям плівки розплаву, яка утворюється біля поверхні циліндра. Слід зазначити, що така модель не повністю відповідає дійсності, оскільки в реальному процесі швидкість руху полімеру відносно черв’яка і циліндра буде іншою, крім того, процеси біля поверхні черв’яка, що насправді обертається, умовно переносяться до стінки циліндра. Більшість представлених методик розрахунку припускають наявність поправочних коефіцієнтів і нових розрахункових величин, яких немає в довідниковій літературі. Деякі роботи пропонують теоретико-експериментальний підхід, що потребує наявності бази дослідних даних. Ці методики не знаходять застосування на практиці через зростаючий вибір матеріалів, що переробляються. Останнім часом асортимент полімерів, окрім промислових марок, значно збільшився за рахунок вторинних полімерів, переробка яких стала визначальним пріоритетом галузі у розвинених країнах. Проблема рециклінга полімерів зводиться до питання ефективного очищення домішок з поверхні пластмаси (паперу, клею, дерев’яних чи мінеральних речовин), оскільки наявність навіть їх невеликої кількості призводить до різкої зміни властивостей продукту, що виготовляється. Оскільки якість виробів із вторинної сировини значно відрізняється від якості відповідних виробів із первинної сировини, особливий інтерес являє знаходження оптимальної композиції для виготовлення кінцевого продукту. Введенням наповнювачів у полімер виробу надають необхідної якості (хімічну стійкість, зносостійкість, жорсткість, твердість, теплопровідність, колір і т.п.). Потреба переробки матеріалів, які містять наповнювачі, домішки, вологу, являють собою суміш як високомолекулярних так і низькомолекулярних сполук, вимагає ретельної розробки відповідного обладнання. Робочий орган (черв’як) для переробки вторинних матеріалів зазвичай має у зоні гомогенізації змішуючі елементи (шайби, кулачки, зсувні елементи, тощо) [1]. При проектуванні екструзійного обладнання для переробки вторинної сировини необхідно застосовувати теоретичну модель, яка б дозволила проводити розрахунки з урахуванням змішуючих елементів у зоні гомогенізації, визначати їх геометричні параметри та координату розташування. Метою роботи є розробка математичної моделі процесу та аналітичне дослідження основних енергосилових параметрів процесу гомогенізації при переробці псевдопластичних матеріалів у каналі одночерв’ячного екструдера. Для повного дослідження екструзії, процес доцільно розглядати як сукупність послідовних процесів подачі, плавлення та гомогенізації, побудувавши при цьому загальну математичну модель. Побудова такої моделі дозволить аналізувати процес екструзії із врахуванням взаємного впливу окремих зон. Для побудови такої моделі, на відміну від традиційної плоскопаралельної, процес екструзії розглядатимемо в циліндричній системі координат з нерухомим циліндром і обертовим черв’яком, що відповідає реальному процесу. Розглянуто тризонний екструдер. Для опису зон подачі і плавлення (які передують зоні гомогенізації) застосовано математичні моделі процесів подачі та плавлення, запропоновані д.т.н. Радченко Л.Б [2]. У математичну модель зони гомогенізації додано модуль обчислення зони змішувача-гомогенізатора. Створено два типи моделей: для граничних умов першого та третього роду на стінці циліндра (це обумовлено специфікою процесу: залежно від його перебігу може здійснюватись нагрівання стрічковими електронагрівачами чи охолодження водою, маслом або повітрям). Оскільки наявність змішуючих елементів може призвести до значного збільшення величини дисипації, що може спричинити пригоряння сировини або деструкцію наповнювача, у програмі розрахунку передбачено обчислення величини дисипації, швидкісних та температурних полів. Отже, на базі математичної моделі створено програму розрахунку, яка дозволяє з достатньою точністю розрахувати процес екструзії для різних умов переробки, здійснити підбір оптимальної геометрії та енергосилових параметрів процесу.

    Переглянути
  • МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ОХОЛОДЖЕННЯ ПИЛОМАТЕРІАЛІВ

    Для сушіння пиломатеріалів широко застосовують конвективні сушарки періодичного типу. Конвективна сушарка (рисунок 1) складається з теплоізольованої камери у яку завантажуються штабелі пиломатеріалів 4, через двері 7. Сушильна камера розділена перегородкою 6 на сушильний простір та циркуляційний канал. Циркуляція сушильного агента (повітря) у сушарці здійснюється за допомогою осьових вентиляторів 5, а нагрівання агенту забезпечує блок пластинчастих калориферів 1. Регулювання витрат рециркулюючого повітря забезпечується автоматичним шибером 2. Для забезпечення необхідних параметрів сушильного агента (вологості) передбачено вузол зволоження сушильного агента 3. Час сушіння пиломатеріалів складається із часу попереднього нагрівання матеріалу, часу сушіння (виділяють стадії: постійної швидкості – сушіння вище точки насичення волокон; проміжне нагрівання; видалення зв′язанної вологи – сушіння нижче точки насичення волокон) та часу охолодження висушеного матеріалу. При цьому процеси прогріву та охолодження мають відбуватися в умовах повільної зміни температури сушильного агенту, щоб уникнути деформування та розтріскування пиломатеріалів. Тому при виборі режимів нагрівання та охолодження різних видів деревини значну увагу приділяють моделюванню процесів теплообміну. Моделювання процесу теплопровідності проведено з метою визначення температури сушильного агенту (повітря), що забезпечуватиме повільну зміну температури шарів пиломатеріалів. За умову розрахунку прийнято, що локальна різниця температур між шарами матеріалу (10 мм) не повинна перевищувати 5°С (для крихких порід). Результат обчислень – поле температури виробу. У програмі розрахунку передбачено умову перевірки різниці температури всіх сусідніх точок: якщо ⏐Тi,j– Тк⏐≥5, тоді здійснюється повернення на попередній крок по часу і знижується температура сушильного агента Тс. Розрахунок продовжується до умови: температура у центральній точці виробу нижча за задану температуру охолодження. Таким чином програма розрахунку дозволяє моделювати процес тепловіддачі та обирати обґрунтовані параметри сушильного агенту для забезпечення відповідної якості пиломатеріалів.

    Переглянути
  • МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ МАСООБМІННИХ АПАРАТІВ ПРОЦЕСУ РЕКТИФІКАЦІЇ БІНАРНОЇ СУМІШІ

    Дослідження технічного рівня та огляд конструктивних рішень основних елементів масообмінних апаратів показали, що у промисловості існує тенденція до переважного застосування колонних апаратів, де поверхня контакту утворюється у процесі руху фаз при безперервній подачі обох фаз. Для розрахунку процесу масообміну у колонних апаратах проаналізовано розповсюдженні методи визначення числа одиниць переносу: графічний метод, аналітичний метод, методи чисельного та графічного інтегрування. Графічний метод використовують, якщо на ділянці, яка відповідає одному «ступеню», лінія рівноваги не суттєво відхиляється від прямої. Цей метод дає найменш точні результати. Метод графічного інтегрування відносно простий, проте не забезпечує необхідної точності для апаратів промислового призначення. Суть цього методу полягає в тому, що будують криву залежності підінтегральної функції або від аргументу та знаходять площу, яка обмежена цією кривою, віссю абсцис та вертикалями, які проведені через точки, абсциси яких дорівнюють межам інтегрування. Ця площа дорівнює інтегралу, тобто числу одиниць переносу. Аналітичний метод визначення числа одиниць переносу вважається найбільш точним. Зазвичай його використовують, якщо крива рівноваги виражена математичним рівнянням, тоді інтеграл буде знаходитись у загальному вигляді і для числа одиниць переносу можна отримати аналітичний вираз. Але при складному вигляді залежності Y* =f(X) визначення інтегралу зумовлює певні ускладнення, що робить цей метод не зручним для практичного використання. При розрахунку масообмінних процесів важливо мати раціональну основу для вибору таких параметрів, як тип обладнання, конструкція масообмінних елементів, співвідношення витрат газової та рідкої фаз, висота апарата, опір газовому потоку. Усі ці фактори мають бути враховані у економічному балансі [1]. Опір насадкових колон може бути меншим за опір тарілчастих колон, тому їх використання поширене у процесах, що відбуваються під розрідженням. Для проведення процесів масообміну, які супроводжуються коливаннями температури навколишнього середовища, рекомендовані до використання тарілчасті колони, оскільки періодична зміна діаметра корпуса апарату, що відбувається внаслідок температурних деформацій може призвести до руйнування керамічних насадкових елементів (або хордової насадки). Також тарілчасті колони рекомендовані для забезпечення процесу масообміну при великому числі одиниць переносу (або теоретичних тарілок), або за умов значної швидкості рідини (продуктивності за рідкою фазою). Під час вибору ректифікаційної колони необхідно враховувати, що тарілчасті колони малого діаметру значно дорожчі від відповідних насадкових колон, проте зі збільшенням діаметру вартість насадкових колон зростає набагато швидше. Приблизно можна вважати, що вартість насадкової колони зростає пропорційно квадрату діаметра. А, отже, за межами деякого граничного значення, використання тарілчастих колон повинно бути більш економічним. Під час визначення вартості колони для попередньої економічної оцінки процесу необхідно враховувати не тільки тип тарілки та діаметр апарата, але і вплив числа тарілок, відстані між тарілками і таких особливостей конструкції, які суттєво впливають на вартість виготовлення (можливість знімання тарілок, конструктивне оформлення дисперсійних пристроїв). Для обґрунтованого вибору типу та розмірів масообмінних тарілчастих колон процесу безперервної ректифікації бінарної суміші розроблено програму інженерного розрахунку, що дозволяє визначати число теоретичних ступенів зміни концентрації за методом Мак-Кеба– Тіле, у якому здійснене припущення, що пар у випарнику і на кожній тарілці, де він утворюється знаходиться із рідиною у рівноважному стані. Для врахування відхилення від прийнятих ідеальних умов контактування вводиться коефіцієнт корисної дії тарілки, який визначається за конфігурацією та геометричними параметрами контактних пристроїв.

    Переглянути
  • МАСООБМІННА КОЛОНА ДЛЯ СТАБІЛІЗАЦІЇ НАФТИ

    Стабілізація нафти – це процес видалення із нафти залишкової кількості вуглеводневих газів і легких рідких фракцій, які не видалилися після первинної дегазації сирої нафти. У стабільній нафті вміст розчинених газів не більше 1-2%. В установці стабілізації нафти (рисунок 1) початкова нафта нагрівається в теплообміннику 1 до 200-250°С і надходить у масообмінну колону 2, з якої відводяться вуглеводневі гази і пари легкого бензину в конденсатор-холодильник 3, та подаються в газосепаратор 4. Газ, що не конденсувався у газосепаратор, спрямовуються на подальшу переробку (наприклад: вилученні сірки), а рідка фаза частково повертається в колону ректифікації 2 для зрошування. Інша частина рідкої фази проходить теплообмінник 5, де нагрівається, та подається в масообміну колону 6. З колони 6 вуглеводневі гази послідовно подаються в конденсатор- холодильник 7 та газосепаратор 8. В газосепараторі відбувається розділення на сухий газ, що відводиться з верхньої частини газосепаратора, та зріджену пропан- бутанову фракцію, яка відводиться з нижньої частини газосепаратора. Частина пропан-бутанової фракції повертається в колону 6 для зрошування, решта спрямовується в збірник. Із колон (після теплообмінників та холодильників) відбираються відповідно стабільна нафта і бензин. Підігрів нижньої частини колон здійснюється за рахунок нагрівання оборотної частини стабільної нафти у нагрівачах 9 перегрітою парою. У масообмінних ректифікаційних колонах 2 та 6, для промислового процесу стабілізації нафти, широко використовуються колонні апарати з клапанними тарілками, перевагою яких є забезпечення стабільних гідродинамічних і масообмінних характеристик за рахунок саморегулювання вільного перетину для проходу газу (пари) при зміні його швидкості в апараті. Оскільки, діапазон робочих режимів клапанних елементів є обмеженим, лишається актуальним пошук конфігурації контактних пристроїв, що забезпечать високу інтенсивність масопередачі в умовах широкого діапазону зміни витрат газової та рідинної фаз. Метою даної роботи є розробка контактних елементів, що забезпечуватимуть інтенсивний масообмін за робочих умов процесу стабілізації. Поряд із типовими елементами контактих пристроїв, проаналізовано інноваторські розробки. Перспективним з точки зору організації процесу та новизни є напрям виконання контактних елементів рухомими. Авторами запропоновано ряд нових конструкції контактних пристроїв (рисунок 2), що мають можливість самовільного руху за рахунок руху газового та (або) рідинного потоку. Виконання таких контактних пристроїв із обертовими елементами дозволить підвищити турбулізацію потоків та забезпечить інтенсивну масо передачу за умов значних витрат газової та рідинної фаз, що мають місце у промисловому процесі стабілізації нафти.

    Переглянути
  • РОЗРАХУНОК ПОВІТРЯНИХ ТЕПЛООБМІННИКІВ ІЗ ЗОВНІШНІМ ОРЕБРЕННЯМ

    У теплоенергетиці, хімічній промисловості, холодильній техніці та у системах вентиляції та кондиціювання приміщень широко застосовуються калорифери для нагріву та охолодження повітря із зовнішнім оребренням теплообмінних труб. Найчастіше використовують пластинчасте оребрення круглого та прямокутного профілю (рисунок 1 а, б) у яких ребра виконанні із металу з високою теплопровідністю. Проте останнім часом зріс попит і до нетрадиційних для промислових призначень типів оребрень, як наприклад оребрення виконане з мідного чи алюмінієвого дроту (рисунок 1 в), що забезпечує вищі показники теплопередачі, проте є більш складними за технологією виготовлення. Компактність та низька металоємкість теплообмінників із суцільними та перфорованими пластинами сумісного оребрення (рисунок 1 г, д) забезпечує перевагу порівняно із індивідуальним оребренням труб. Вибір типу оребрення – комплексна задача у якій підвищенню теплопередачі протистоїть зростання аеродинамічного опору повітря (що веде до зростання витрат енергії на подачу повітря) та технологічність виготовлення того чи іншого типу оребрення. Теплопередача та аеродинамічний опір залежать від таких конструктивних параметрів як: конфігурація, геометричні розміри та крок розташування ребер, схема розташування труб, кількість рядів труб та відстань між ними. З метою можливості обґрунтованого вибору конструктивних параметрів теплообмінника із зовнішнім оребренням для нагрівання (охолодження) повітря створено програму проектного розрахунку, яка дозволяє шляхом багатоваріантних розрахунків робити обґрунтований вибір геометрії оребрення різної конфігурації (кругле та прямокутне індивідуальне оребрення, оребрення дротом, сумісне оребрення суцільними та перфорованими пластинами) та геометричних параметрів. Створена програма розрахунку враховує крок та геометрію ребер, розташування труб у пучку (шахове, коридорне) та визначає коефіцієнт теплопередачі, довжину трубного пучка і аеродинамічний опір теплообмінника.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ РЕОЛОГІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВТОРИННИХ ПОЛІМЕРІВ

    Основною характеристикою, що відповідає за можливість механічної переробки полімеру у виріб, є в′язкість. Властивості вторинної сировини можуть мати суттєві відмінності від властивостей первинних полімерів, внаслідок експлуатації та процесу переробки, що пояснюється термомеханічною деструкцією та розривом ланцюгів макромолекул полімеру, які призводять до зменшення в′язкості та пластичності. Вторинні полімери проходять принаймні два-три цикли переробки, і в кожному з них плавлення та напруження зсуву викликають додаткову деструкцію, тому зазвичай при екструзійній переробці вторинні полімери додають у незначній кількості до первинних (до 20% мас.). Для обчислення процесу екструзії за наявності вторинних полімерів, в′язкість композиції первинного та вторинного полімерів можна визначати за правилом аддитивності як середньомасову величину. В’язкість первинних полімерів можна визначати за довідниковими даними. Проте визначення в’язкості вторинних полімерів потребує досліджень реологічних властивостей полімерних відходів для кожного конкретного випадку. Реологічні властивості розплавів полімерів досліджено на капілярному віскозиметрі типу «ИРТ-3» в діапазоні швидкостей зсуву γ& =10…200 с -1, що відповідає переробці полімеру у робочих органах екструзійного обладнання. Дослідження проведено за стаціонарних умов у діапазоні температур переробки: 140 та 200 °С. У якості сировини використовували подрібнені вироби з поліетилену низької густини: однорідну плівку та спінений виріб трубного профілю. Для дослідження використовували вироби, які не були у тривалій експлуатації. Варто відзначити, що в межах проведеного дослідження спостерігався лінійний характер залежності τ = f (γ&), при цьому показник неньютоновської поведінки близький до показника ступеня чистого полімеру на всьому діапазоні досліджуваних швидкостей зсуву: n=0,81 для однорідного вторинного полімеру та n=0,48 для спіненого полімеру. Характер залежностей виявив зростання в’язкості вторинних піновиробів. Це обумовлено тим, що до складу композицій при виготовлені матеріалу додавали пороутворювальні домішки, якими є порошкоподібні компоненти дрібної консистентності (тальк, диокис титану, крейду), які призводять до зростання в’язкості композиції.

    Переглянути
  • ВИЗНАЧЕННЯ В′ЯЗКОСТІ РОЗПЛАВУ КОМПОЗИЦІЙНОГО ПОЛІМЕРУ ІЗ СПІНЮВАЛЬНИМ НАПОВНЮВАЧЕМ

    При розробці екструзійного обладнання основним параметром, що визначають перебіг процесу є в′язкість. Для якісних розрахунків рекомендовано експериментальне визначення в′язкості розплаву за наявності спінювального агента, проте такі дослідження потребують значних матеріальних витрат та спеціального устаткування для приготування розчину, насиченого спінювальним агентом. Зазвичай, такі дослідження проводяться на базі лабораторних екструдерів у яких відбувається попереднє плавлення полімеру, введення спінювального агенту та гомогенізація суміші. При зростаючому асортименті композиційних полімерів та спінювальних агентів актуальним є питання розрахунку в’язкості з урахуванням ступеня наповнення композиції спінювачем. Для визначення в′язкості композиції, з достатньою для інженерних розрахунків точністю, можна вводити коефіцієнт зменшення в′язкості відносно в′язкості полімера-основи, як це запропоновано у роботі [1]. Апроксимацію залежностей коефіцієнта зменшення в′язкості від концентрації наповнювачів (Рисунок 1) для матеріалів на основі поліетилену низького тиску (ПЕНТ) оброблено у експоненційному вигляді. Одержана залежність задовільно корелюється з проведеними експериментальними дослідженнями в′язкості розплавів полімерів. Визначення залежностей в′язкості полімеру-основи для чистих полімерів залежно від швидкості зсуву та температури можна здійснювати за кривими течії цих матеріалів, які широко представлені у літературі, наприклад [2]. Практична апробація застосування залежності (1) показала задовільний збіг при розрахунках композицій на основі поліолефінів та полістиролу при використанні хладонів та ізобутану у якості спінювальних агентів. Проведені експериментальні дослідження в’язкості вторинних полімерів дозволяють зробити наступні припущення до оцінки в’язкості: за умов, коли до первинних полімерів додаються вторинні (для чистих промислових відходів, які не перебували в експлуатації) в′язкість вторинної сировини із задовільною точністю можна вважати меншою на 3-5% від в′язкості первинного полімеру; якщо у якості вторинної сировини додаються вторинні полімери, одержані із промислових відходів спінених виробів, в′язкість вторинного полімеру можна вважати нижчою на 7-9 % від первинного полімеру.

    Переглянути
  • 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
  • МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ОХОЛОДЖЕННЯ ПИЛОМАТЕРІАЛІВ

    Для сушіння пиломатеріалів широко застосовують конвективні сушарки періодичного типу. Конвективна сушарка (рисунок 1) складається з теплоізольованої камери у яку завантажуються штабелі пиломатеріалів 4, через двері 7. Сушильна камера розділена перегородкою 6 на сушильний простір та циркуляційний канал. Циркуляція сушильного агента (повітря) у сушарці здійснюється за допомогою осьових вентиляторів 5, а нагрівання агенту забезпечує блок пластинчастих калориферів 1. Регулювання витрат рециркулюючого повітря забезпечується автоматичним шибером 2. Для забезпечення необхідних параметрів сушильного агента (вологості) передбачено вузол зволоження сушильного агента 3.

    Переглянути
  • МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ МАСООБМІННИХ АПАРАТІВ ПРОЦЕСУ РЕКТИФІКАЦІЇ БІНАРНОЇ СУМІШІ

    Дослідження технічного рівня та огляд конструктивних рішень основних елементів масообмінних апаратів показали, що у промисловості існує тенденція до переважного застосування колонних апаратів, де поверхня контакту утворюється у процесі руху фаз при безперервній подачі обох фаз. Для розрахунку процесу масообміну у колонних апаратах проаналізовано розповсюдженні методи визначення числа одиниць переносу: графічний метод, аналітичний метод, методи чисельного та графічного інтегрування. Графічний метод використовують, якщо на ділянці, яка відповідає одному «ступеню», лінія рівноваги не суттєво відхиляється від прямої. Цей метод дає найменш точні результати. Метод графічного інтегрування відносно простий, проте не забезпечує необхідної точності для апаратів промислового призначення. Суть цього методу полягає в тому, що будують криву залежності підінтегральної функції або від аргументу та знаходять площу, яка обмежена цією кривою, віссю абсцис та вертикалями, які проведені через точки, абсциси яких дорівнюють межам інтегрування. Ця площа дорівнює інтегралу, тобто числу одиниць переносу. Аналітичний метод визначення числа одиниць переносу вважається найбільш точним. Зазвичай його використовують, якщо крива рівноваги виражена математичним рівнянням, тоді інтеграл буде знаходитись у загальному вигляді і для числа одиниць переносу можна отримати аналітичний вираз. Але при складному вигляді залежності Y* =f(X) визначення інтегралу зумовлює певні ускладнення, що робить цей метод не зручним для практичного використання. При розрахунку масообмінних процесів важливо мати раціональну основу для вибору таких параметрів, як тип обладнання, конструкція масообмінних елементів, співвідношення витрат газової та рідкої фаз, висота апарата, опір газовому потоку. Усі ці фактори мають бути враховані у економічному балансі [1]. Опір насадкових колон може бути меншим за опір тарілчастих колон, тому їх використання поширене у процесах, що відбуваються під розрідженням. Для проведення процесів масообміну, які супроводжуються

    Переглянути
  • МАСООБМІННА КОЛОНА ДЛЯ СТАБІЛІЗАЦІЇ НАФТИ

    Стабілізація нафти – це процес видалення із нафти залишкової кількості вуглеводневих газів і легких рідких фракцій, які не видалилися після первинної дегазації сирої нафти. У стабільній нафті вміст розчинених газів не більше 1-2%. В установці стабілізації нафти (рисунок 1) початкова нафта нагрівається в теплообміннику 1 до 200-250°С і надходить у масообмінну колону 2, з якої відводяться вуглеводневі гази і пари легкого бензину в конденсатор-холодильник 3, та подаються в газосепаратор 4. Газ, що не конденсувався у газосепаратор, спрямовуються на подальшу переробку (наприклад: вилученні сірки), а рідка фаза частково повертається в колону ректифікації 2 для зрошування. Інша частина рідкої фази проходить теплообмінник 5, де нагрівається, та подається в масообміну колону 6. З колони 6 вуглеводневі гази послідовно подаються в конденсатор- холодильник 7 та газосепаратор 8. 1, 5 - теплообмінники; 2, 6 - колони ректифікаційні; 3, 7 - конденсатори-холодильники; 4, 8 - газосепаратори; 9 - підігрівачі I - початкова нафта; II - стабільна нафта; III - стабільний газовий бензин; IV - сухий газ; V - зріджена пропан-бутановая фракція Рисунок 1 – Схема установки для стабілізації нафти В газосепараторі відбувається розділення на сухий газ, що відводиться з верхньої частини газосепаратора, та зріджену пропан- бутанову фракцію, яка відводиться з нижньої частини газосепаратора.

    Переглянути
  • РОЗРАХУНОК ПОВІТРЯНИХ ТЕПЛООБМІННИКІВ ІЗ ЗОВНІШНІМ ОРЕБРЕННЯМ

    У теплоенергетиці, хімічній промисловості, холодильній техніці та у системах вентиляції та кондиціювання приміщень широко застосовуються калорифери для нагріву та охолодження повітря із зовнішнім оребренням теплообмінних труб. Найчастіше використовують пластинчасте оребрення круглого та прямокутного профілю (рисунок 1 а, б) у яких ребра виконанні із металу з високою теплопровідністю. Проте останнім часом зріс попит і до нетрадиційних для промислових призначень типів оребрень, як наприклад оребрення виконане з мідного чи алюмінієвого дроту (рисунок 1 в), що забезпечує вищі показники теплопередачі, проте є більш складними за технологією виготовлення. Компактність та низька металоємкість теплообмінників із суцільними та перфорованими пластинами сумісного оребрення (рисунок 1 г, д) забезпечує перевагу порівняно із індивідуальним оребренням труб. Рисунок 1 – Типові види оребрення повітряних теплообмінників:

    Переглянути
  • Дослідження процесу гомогенізації в каналі черв’яка з розробкою робочих органів екструдера

    Дослідженню процесу гомогенізації в одночерв’ячному екструдері присвячена значна кількість робіт. Зазвичай для моделювання процесу екструзії розглядається обернена модель черв’яка, яка дозволяє привести задачу до прямокутної системи координат, вважаючи черв’як нерухомим і розгорнутим на площині, а циліндр, також розгорнутий на площині, таким, що рухається відносно каналу черв’яка. При такій постановці задачі вважається, що процес плавлення відбувається зі зняттям плівки розплаву, яка утворюється біля поверхні циліндра. Слід зазначити, що така модель не повністю відповідає дійсності, оскільки в реальному процесі швидкість руху полімеру відносно черв’яка і циліндра буде іншою, крім того, процеси біля поверхні черв’яка, що насправді обертається, умовно переносяться до стінки циліндра. Більшість представлених методик розрахунку припускають наявність поправочних коефіцієнтів і нових розрахункових величин, яких немає в довідниковій літературі. Деякі роботи пропонують теоретико-експериментальний підхід, що потребує наявності бази дослідних даних. Ці методики не знаходять застосування на практиці через зростаючий вибір матеріалів, що переробляються. Останнім часом асортимент полімерів, окрім промислових марок, значно збільшився за рахунок вторинних полімерів, переробка яких стала визначальним пріоритетом галузі у розвинених країнах. Проблема рециклінга полімерів зводиться до питання ефективного очищення домішок з поверхні пластмаси (паперу, клею, дерев’яних чи мінеральних речовин), оскільки наявність навіть їх невеликої кількості призводить до різкої зміни властивостей продукту, що виготовляється. Оскільки якість виробів із вторинної сировини значно відрізняється від якості відповідних виробів із первинної сировини, особливий інтерес являє знаходження оптимальної композиції для виготовлення кінцевого продукту. Введенням наповнювачів у полімер виробу надають необхідної якості (хімічну стійкість, зносостійкість, жорсткість, твердість, теплопровідність, колір і т.п.). Потреба переробки матеріалів, які містять наповнювачі, домішки, вологу, являють собою суміш як високомолекулярних так і низькомолекулярних сполук, вимагає ретельної розробки відповідного обладнання. Робочий орган (черв’як) для переробки вторинних матеріалів зазвичай має у зоні гомогенізації змішуючі елементи (шайби, кулачки, зсувні елементи, тощо) [1]. При проектуванні екструзійного обладнання для переробки вторинної сировини необхідно застосовувати теоретичну модель, яка б дозволила проводити розрахунки з урахуванням змішуючих елементів у зоні гомогенізації, визначати їх геометричні параметри та координату розташування. Метою роботи є розробка математичної моделі процесу та аналітичне дослідження основних енергосилових параметрів процесу гомогенізації при переробці псевдопластичних матеріалів у каналі одночерв’ячного екструдера. Для повного дослідження екструзії, процес доцільно розглядати як сукупність послідовних процесів подачі, плавлення та гомогенізації, побудувавши при цьому загальну математичну модель. Побудова такої моделі дозволить аналізувати процес екструзії із врахуванням взаємного впливу окремих зон. Для побудови такої моделі, на відміну від традиційної плоскопаралельної, процес екструзії розглядатимемо в циліндричній системі координат з нерухомим циліндром і обертовим черв’яком, що відповідає реальному процесу. Розглянуто тризонний екструдер. Для опису зон подачі і плавлення (які передують зоні гомогенізації) застосовано математичні моделі процесів подачі та плавлення, запропоновані д.т.н. Радченко Л.Б [2]. У математичну модель зони гомогенізації додано модуль обчислення зони змішувача-гомогенізатора. Створено два типи моделей: для граничних умов першого та третього роду на стінці циліндра (це обумовлено специфікою процесу: залежно від його перебігу може здійснюватись нагрівання стрічковими електронагрівачами чи охолодження водою, маслом або повітрям). Оскільки наявність змішуючих елементів може призвести до значного збільшення величини дисипації, що може спричинити пригоряння сировини або деструкцію наповнювача, у програмі розрахунку передбачено обчислення величини дисипації, швидкісних та температурних полів. Отже, на базі математичної моделі створено програму розрахунку, яка дозволяє з достатньою точністю розрахувати процес екструзії для різних умов переробки, здійснити підбір оптимальної геометрії та енергосилових параметрів процесу.

    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
  • Визначення геометрії щілини формувальної головки в екструзії пінополімерів

    Під час одержання спінених полімерів, форма й розміри вихідної щілини формувальної головки суттєво відрізняються від профілю готового виробу. Для визначення конфігурації щілини запропоновано новий підхід, що базується на поступовому зміненні конфігурації перерізу: від вихідного отвору до круглого, що відповідає «ідеальному» спінюванню. Подано результати визначення конфігурації формувальних отворів для виготовлення профілів прямокутного й трикутного перерізу.

    Переглянути