Search academic texts

Information × Registration Number 0823U100807, PhD dissertation Status Доктор філософії Date 10-11-2023 popup.evolution o Title Intensification of heat and mass transfer processes in stationary dense layers of dispersed materials during microwave heating. Qualification scientific work on the rights of manuscript. Author Oksana Bondarenko, popup.head Irina Boshkova popup.opponent Volodymyr Potapov popup.opponent Alexander Ugol`nikov popup.review Oleg Burdo popup.review Georgii Stankevych Description Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 144 «Теплоенергетика». Одеський національний технологічний університет, Одеса, 2023. Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесів перенесення теплоти та маси в щільних дисперсних шарах за використання енергії мікрохвильового поля. На підставі наукових праць, в яких наведені результати теоретичних та практичних досліджень ефектів взаємодії мікрохвильового поля з діелектричними матеріалами, методами проведення досліджень та розвитку енергоефективних технологій термообробки, здійснено аналіз інноваційних напрямків використання мікрохвильового нагріву в сучасних технологіях термообробки дисперсних матеріалів. Методи нагрівання на основі енергії мікрохвильового поля, на відміну від відомих процесів, дають можливість перетворювати енергію в тепло безпосередньо в об'ємі шару і, таким чином, оминати обмеження, пов'язані з перенесенням тепла теплопровідністю. Перетворення енергії МХ поля в теплову в об’ємі матеріалу здатне призвести до унікальних ефектів, які не проявляються при застосуванні традиційних способів термообробки, як то зміна внутрішньої структури матеріалу, що дає можливість отримати кінцевий продукт з якісно новими властивостями, що спостерігається при регенерації цеолітів або при спіканні порошків для технічної кераміки; екстракти з поширеним спектром компонентів; сушіння зернового матеріалу при виникненні ефекту біостимуляції. Процеси, засновані на МХ нагріванні матеріалів, що характеризуються достатньо високими діелектричними коефіцієнтами, або мають в своєму складі речовини з властивостями полярних молекул, мають великий потенціал енергоефективності. Нагрівання у мікрохвильовому полі є альтернативою традиційним методам, проте для багатьох технологій в промислових масштабах не використовується. Одна з причин цього полягає в тому, що мікрохвильове (МХ) нагрівання при недостатньо вивчених особливостей поглинання МХ енергії конкретним матеріалом може призводити до негативних явищ, таких як великі температурні неоднорідності, локальне перегрівання, низький ККД перетворення енергії мікрохвильового поля у внутрішню енергію матеріалу. Ряд наукових та практичних питань, зокрема, пов'язаних із розігрівом щільного шару матеріалу з гранульованих часток, досі не вирішено. Ці аспекти особливо важливі при використанні адсорбентів та каталізаторів у технологічних процесах, сушінні та регенерації цеолітів, знезараження ґрунтів. Мікрохвильова енергія зарекомендувала себе як фактор інтенсифікації тепломасопереносу, проте для отримання інвестицій та впровадження технології мікрохвильового нагріву потрібні повномасштабні дослідження процесів перенесення теплоти та вологи в щільних шарах дисперсних матеріалів, визначення шляхів подолання труднощів, що пов'язані з масштабуванням лабораторних установок до промислових потужностей та отримання рекомендацій щодо технологічного процесу. В роботі проведено математичне моделювання нестаціонарного процесу теплопровідності в шарі матеріалу в умовах дії внутрішніх джерел енергії, якими є мікрохвильове електромагнітне поле. Представлено математичну модель в диференційному виді з умовами однозначності. Прийнято, що в шарі діють два джерела теплоти, позитивний – пов'язаний з дією мікрохвильового поля, та негативний – пов'язаний з витратою теплоти внаслідок випарювання. Застосовуючи перетворення Лапласа, виконано розв'язання диференціального рівняння та отримано залежність для розрахунку локальної температури матеріалу як функції часу та координати. Отримана залежність дозволяє провести розрахунки температури для трьох періодів сушіння: нульового (період прогрівання), першого (період сталої швидкості сушіння) та другого (період падаючої швидкості сушіння). Метою моделювання було проведення аналітичних розрахунків МХ сушіння цеолітів. Проведений розрахунок температури нагріву шару різних типів цеолітів (NaX, NaA1, NaA2, EST-10, кліноптилоліт) в умовах дії мікрохвильового поля довів, що NaX характеризується максимальним темпом нагрівання - 0,35 К/с, а темп нагрівання клиноптилолита складав 0,03 К/с. Результати розрахунків свідчать про відповідність моделі фізичній картині процесу та підтверджуються експериментальними даними, що дає можливість рекомендувати аналітичну залежність для проведення багатофакторних обчислювальних досліджень процесу нагрівання цеолітів в МХ полі. Проведені експериментальні дослідження процесу сушіння цеолітів типу 4А та 13Х, з метою встановлення, який спосіб підведення енергії (мікрохвильовий, мікрохвильовий циклічний, мікрохвильово-конвективний, конвективний) та які режимні характеристики забезпечують високу інтенсивність при мінімальних енерговитратах. При обробці дослідних даних визначалися закономірності зміни середньоінтегральних вологовмістів і температур, швидкості сушіння, витрати енергії на 1 кг випареної вологи. Registration Date 2023-10-09 popup.nrat_date 2023-10-09 Close