Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
3 results
Search Results
Item Закономірності фільтраційного сушіння органічної сировини для виготовлення альтернативного палива(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Госовський, Роман Романович; Атаманюк, Володимир Михайлович; Національний університет «Львівська політехніка»; Білей, Петро Васильович; Ляпощенко, Олександр ОлександровичДисертаційна робота присвячена дослідженню основних закономірностей фільтраційного сушіння подрібнених стебел соняшника, зокрема, гідродинаміки, тепломасообміну, внутрішньодифузійних процесів перенесення вологи та кінетики зневоднення для подальшого брикетування та отриманням альтернативного палива. Визначено основні фізико-механічні характеристики шару подрібнених стебел соняшника, а саме: насипну, уявну, істинну густини; загальну пористість, внутрішню пористість частинок, порізність шару; питому поверхню; еквівалентний діаметр каналів, крізь які фільтрується тепловий агент. На основі узагальнення результатів досліджень, запропоновано рівняння в безрозмірній формі для опису гідродинаміки стаціонарного шару подрібнених стебел соняшника, а також визначений коефіцієнт гідравлічного опору цього шару, що дає змогу прогнозувати енергетичні затрати на процес фільтраційного сушіння використовуючи рівняння Дарсі-Вейсбаха. Отримано критеріальні рівняння, які дають змогу визначати коефіцієнти тепловіддачі від теплового агенту до стаціонарного шару сухих та вологих подрібнених стебел соняшника, а також коефіцієнти масовіддачі. Встановлено залежність коефіцієнта ефективної внутрішньої дифузії вологи в навколишнє середовище від температури для зовнішніх та внутрішніх тканин подрібнених стебел соняшника. На основі експериментального дослідження кінетики фільтраційного сушіння подрібнених стебел соняшника за різних висот шару, швидкості фільтрування та температури теплового агенту встановлено раціональні параметри процесу, за яких затрати на висушування будуть найменшими. Визначено оптимальний кінцевий вологовміст подрібнених стебел соняшника за якого корисна різниця між затратами на фільтраційне сушіння вологої сировини та калорійністю паливних брикетів становитиме приблизно 8,84 – 8,86 МДж/кг сух.м. Основні фізико-механічні характеристики експериментальної партії паливних брикетів з подрібнених стебел соняшника а саме: щільність, міцність на згинання, стирання та скидання відповідають вимогам ДСТУ EN 15234-2:2013 Порівняльний аналіз ефективностей висушування подрібнених стебел соняшника фільтраційним методом та сушінням в обертовому сушильному барабані показав, що використання установки фільтраційного сушіння дасть змогу зекономити 847,5 кВт год на 1000 кг паливних брикетів. Розроблена принципова схема установки фільтраційного сушіння подрібнених стебел соняшника, яка захищена патентом України №115284 на корисну модель та розроблено методику її розрахунку. The dissertation is devoted to the research of the filtration drying basic regularities of the crushed sunflower stems, in particular, hydrodynamics, heat transfer, internal diffusion processes of moisture transfer and kinetics of dehydration for further briquetting and obtaining alternative fuel. The analysis of available literature sources showed that the processes of heat and mass transfer during the filtration drying of organic raw materials were insufficiently studied, therefore, experimental and theoretical studies of organic materials drying are actual problems. The basic physical and mechanical characteristics of a layer of crushed sunflower stems are determined, such as: bulk, apparent, true densities; total porosity, internal porosity of particles, porosity of the layer; specific surface area; the equivalent diameter of the channels through which the thermal agent is filtered. On the basis of the generalization of the research results, the equation in the dimensionless form for the description of the hydrodynamics of the stationary layer of crushed sunflower stems has been proposed, as well as the hydraulic resistance coefficient of this layer has been determined, which allows to predict the energy costs for the filtration drying process using the Darcy-Weisbach equation. Criterion equations have been obtained to determine the coefficients of the heat transfer from the thermal agent to the stationary layer of dry and wet crushed sunflower stems, as well as the coefficients of the mass transfer. The process of diffusive mass transfer during crushed sunflower stems drying of prismatic and round shapes particles has been mathematically described. The temperature effect on effective internal diffusion coefficient has been examined for external and internal tissues of crushed sunflower stems. The deduced equations allow to calculate theoretically the effective diffusion coefficients for the crushed sunflower stems within temperature range of 293‒373 K. On the basis of the experimental study of the kinetics of the filtration drying of crushed sunflower stems at different heights of the layer, the filtration rate and the temperature of the heat agent, rational parameters of the process have been determined in view of reducing energy costs for drying and obtaining the high quality raw material for the alternative fuel production. The optimum final moisture content of crushed sunflower stems has been determined in view of the maximum difference between the costs of the filtration drying of raw materials and the caloricity of fuel briquettes. The basic physical and mechanical characteristics of the fuel briquettes experimental batch such as density and strength are complaing with the requirements of DSTU EN 15234-2:2013. A comparative analysis of drying effectiveness by filtration method and by drying in rotary drying drum has shown that the use of a filtration drying plant will save 847,5 kWh per 1000 kg of fuel briquettes. The recommendations and conclusions that allow to simulate the process of the filtration drying during to develop of the new high-efficiency energy saving equipment for the production of solid biofuels from sunflower waste have been developed and substantiated. The scheme of the filtration drying installation for crushed sunflower stems has been protected by the patent of Ukraine №115284.Item Прикладні програмні засоби моделювання процесу тепловідведення кипінням і випаровуванням в електронних пристроях(Національний університет "Львівська політехніка", 2012) Муха, Тарас ОрестовичВ дисертаційній роботі розв’язано важливу наукову задачу розроблення математичного і програмного забезпечення для комп’ютерного аналізу процесів теплообміну в елементах мікроелектронних пристроїв при використанні випаровування та кипіння рідини для інтенсифікації відведення тепла за критичних умов. Для вирішення цієї задачі побудовано математичні моделі процесу теплообміну з використанням випаровування та кипіння рідини як засобу охолодження за критичних умов в електронних пристроях, розроблено методи аналізу температурного поля. Розроблено прикладні програмні засоби для автоматизації процесу розв’язання задач нестаціонарного аналізу теплових процесів в МЕП з використанням випаровування та кипіння рідини, та для представлення результатів моделювання у числовій та графічній формах. Це дало змогу дослідити та показати ефективність використання випаровування та кипіння рідини для інтенсифікації тепловідведення за критичних умов у МЕП. В диссертационной работе решена важная научная задача разработки математического и программного обеспечения для компьютерного анализа процессов теплообмена в элементах микроэлектронных устройств при использовании испарения и кипения жидкости для интенсификации отвода тепла в критических условиях. Для решения этой задачи построены математические модели процесса теплообмена с использованием испарения и кипения жидкости как средства охлаждения при критических условиях в электронных устройствах, разработаны методы анализа температурного поля. Разработаны прикладные программные средства для автоматизации решения задач нестационарного анализа тепловых процессов в МЭП с использованием испарения и кипения жидкости, и для представления результатов моделирования в числовой и графической формах. Это позволило исследовать и показать эффективность использования испарения и кипения жидкости для интенсификации теплоотвода в критических условиях в МЭП. В первом разделе рассмотрены современные подходы к обеспечению теплоотвода в МЭП, современные средства моделирования тепловых процессов в МЭП и существующие модели процесса теплообмена с использованием испарения. Обоснована необходимость создания прикладных программных средств и разработки математического обеспечения для компьютерного анализа процесса теплообмена в элементах МЭП при использовании испарения и кипения жидкости для интенсификации охлаждения в критических условиях. Во втором разделе формализованы математические модели процесса теплообмена в МЭП с использованием испарения и кипения жидкости для интенсификации теплоотвода в критических условиях, имеющие разную область применения, уровень адекватности и скорости анализа: Для каждой из построенных математических моделей разработан метод анализа температурного поля. В третьем разделе описаны разработанные прикладные программные средства моделирования процесса теплоотвода кипением и испарением в элементах МЭП: компоненты программного комплекса, информационную модель созданной программной системы, вычислительные схемы программной реализации методов анализа температурного поля для математических моделей теплообмена в МЭП с использованием испарения и кипения в критических условиях. В четвертом разделе приведен перечень исходных данных, необходимых для моделирования процесса теплообмена в МЭП с использованием испарения или кипения жидкости в критических условиях. Осуществлен сравнительный анализ результатов моделирования полученных с использованием линейной и нелинейной моделей процесса теплообмена с учетом влияния испарения. Исследовано влияние входных параметров на процесс теплоотвода с использованием испарения или кипения жидкости в критических условиях. The important scientific problem of mathematical and software support development for computer analysis of heat transfer processes into microelectronic devices (MED) elements using liquid evaporation and boiling for heat dissipation intensification under critical conditions has been solved in this dissertation. To solve this problem the mathematical models of heat transfer with cooling due to liquid evaporation and boiling under critical conditions into electronic devices have been built, the methods of thermal field analysis have been developed. The applied software for problems solving automation of heat transfer processes transient analysis into MED using liquid evaporation and boiling and for numerical and graphical representation of modeling results have been developed. It has taken opportunity to investigate and show liquid evaporation and boiling using effectiveness for heat dissipation intensification under critical conditions into MED.Item Гідродинаміка і тепломасообмін під час фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів(Національний університет "Львівська політехніка", 2007) Атаманюк, Володимир МихайловичДисертація присвячена теоретичним та експериментальним дослідженням гідродинаміки, динаміки і кінетики фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів. Отримані критеріальні рівняння для опису гідродинаміки фільтраційного сушіння на основі внутрішньої задачі гідродинаміки, доповненої геометричним симплексом, що характеризує зовнішню задачу. На основі експериментальних досліджень отримані критеріальні залежності для визначення коефіцієнтів тепло- і масовіддачі і встановлена аналогія між зовнішнім теплообміном і масообміном. Розроблені математичні моделі, які описують процес фільтраційного сушіння дисперсних матеріалів і дають змогу прогнозувати енергетичні затрати під час проектних розрахунків нового сушильного обладнання. Запропоновано чотири типи сушильних установок, які враховують кінетичні і фізико-механічні властивості дисперсних матеріалів. Основні результати передані для впровадження у виробництво мінеральних добрив, збагачення кам’яного вугілля та у навчальний процес.Диссертация посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям гидродинамики, динамики и кинетики фильтрационной сушки дисперсных материалов. На основании всестороннего анализа формы, структурного строения и механических свойств отдельных частиц и слоя дисперсного материала предложена их классификация как объектов фильтрационной сушки. Предложенная классификация позволила целенаправленно проводить теоретические и экспериментальные исследования гидродинамики, кинетики и динамики фильтрационной сушки дисперсных материалов. Исходя из предложенной классификации для экспериментальных исследований выбрано восемь объектов сушки (каменный уголь, фрезерный торф, средне- и крупнозернистый песок, кофейный шлам, осажденный и гранулированный полиакриламид, технический гранулированный углерод, гранулированный аммофос и суперфосфат) фильтрационным методом. Проведены исследования гидродинамики фильтрации газового потока сквозь стационарный слой дисперсного материала в направлении “слой дисперсного материала – перфорированная решетка”. Для обобщения экспериментальных данных использовали метод теории подобия для внешней и внутренней задач гидродинамики с целью их сравнения. Определено, что решающее влияние на потери давления имеет эквивалентный диаметр каналов, а общие потери в пласте влажного материала во время сушки состоят из потерь давления в высушенной зоне и в слое влажного материала. Сравнительный анализ описания гидродинамики фильтрационной сушки на основе теории внутренней и внешней задачи выявил наилучшую адекватность при использовании критериальных уравнений внутренней задачи с геометрическим параметрами внешней. В результате обобщения многочисленных экспериментальных данных установлены новые неизвестные прежде закономерности фильтрационной сушки дисперсных материалов, которые расширили знания о ее природе и характере. Установлено существование пяти этапов фильтрационной сушки дисперсных материалов, которые различаются между собой интенсивностью удаления влаги (механическое вытеснение свободной влаги, сушка только в первом периоде, одновременное существование первого и второго периодов сушки, сокращение высоты фронта первого периода до нуля, сушка только во втором периоде). Теоретически рассчитана высота существования фронта первого периода и показана ее зависимость от интенсивности тепло- и массообмена между тепловым агентом и поверхностью частиц дисперсного материала. Доказано независимость интенсивности фильтрационной сушки от высоты слоя дисперсного материала. На основании результатов экспериментальных исследований получены критериальные зависимости для определения коэффициентов тепло- и массоотдачи, установлена аналогия между внешним теплообменом и масообменом. Предложена физическая модель распределения влаги внутри твердой частицы и механизм сушки дисперсных материалов во втором периоде на основании процесса масообмена с подвижной внутренней границей фаз и получена теоретическая зависимость, которая позволяет определить коэффициенты внутренней диффузии на основании экспериментальных данных. Выявлено формальное влияние внешней гидродинамики на коэффициент внутренней диффузии. Исследована динамика тепломассообмена для первого и второго периодов сушки дисперсных материалов. Разработаны математические модели, которые описывают динамику процесса фильтрационной сушки дисперсных материалов в первом и втором периодах, которые позволяют теоретически определить поля температур и влагосодержания высушиваемого материала, скорость параллельного переноса зоны сушки, а также время формирования фронта влагосодержания. На основании обобщений экспериментальных и теоретических исследований предложены четыре типа сушильных установок (барабанного, ленточного и скребкового типов), которые учитывают физико-механические свойства дисперсных материалов. Определены оптимальные технологические параметры теплового агента, предложена методика расчета основных конструктивных размеров сушильных установок и энергетических затрат на процесс сушки, позволяющие прогнозировать целесообразность применения фильтрационной сушки для конкретного материала. Основные результаты переданы для внедрения в производство минеральных удобрений, для сушки обогащенного каменного угля и в учебный процесс.The dissertation is dedicated to theoretical and experimental investigation of hydrodynamics, dynamics and kinetics of filtration drying of dispersion materials. The criterial equations for dissertation of hydrodynamics of filtration drying based on inner hydrodynamics task and completed geometrical simplex, that describes external task are received. On base of experimental investigations the criterial dependences for determination of heat-and-mass transfer are received and the analogy between external heat transfer and mass transfer is determined. The mathematical models, which describe the process of filtration drying of dispersion material, are enable to foresee the energetic losses during project calculations of new drying equipment are developed. Four types of drying equipment, which conclude kinetical and physical and mechanical properties of dispersion material, are proposed. The main results are passed for introduction in production of mineral fertilizers, for enriching of coal and in education process.