Виявлення особливостей гідродинаміки в роторно-дисковому плівковому випарному апараті

Автор(и)

  • Sergii Kostyk Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-2817-7233
  • Vladislav Shybetskyy Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-5482-0838
  • Sergei Fesenko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0003-1001-0643
  • Vadym Povodzinskiy Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-9591-909X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.156649

Ключові слова:

роторно-дисковий плівковий випарний апарат, тепловіддача, k-ε модель турбулентності, вимушена конвекція, ANSYS, СFX, напруження зсуву

Анотація

Наведено узагальнення отриманих результатів комп’ютерного моделювання фізичних процесів в роторно-дисковому плівковому випарному апараті. Оптимізація режиму роботи не може бути здійснена без встановлення особливості протікання фізичних процесів. Запропоновано комп’ютерну модель гідродинаміки, з урахуванням всіх конструкційних особливостей, початкових та граничних умов. Результати комп’ютерного моделювання дають можливість адекватно оцінювати ефективність використання роторно-дискового плівкового випарного апарату (РДПВА) для концентрування термолабільних матеріалів. Встановлені особливості протікання фізичних процесів в конструкції РДПВА, за допомогою комп’ютерного моделювання гідродинаміки у середовищі ANSYS використовуючи k-ε модель турбулентності. В результаті моделювання отримано поля швидкостей рідин, що концентрується (wmax=0,413 м/с), та газової фази (wmax=8,176 м/с), а також величину значень напружень зсуву τ=0,94·10-6 Па. Встановили, що для газового теплоносія характерні високотурбулентні потоки з максимальними значеннями кінетичної енергії TKEmax=8,985·10-1 м2/с2. Достовірність результатів забезпечується коректністю, повнотою та адекватністю фізичних припущень в постановці задачі та на етапі її розв’язку із застосуванням системи автоматизованого проектування ANSYS. Встановлено, що запропонована конструкція є ефективною альтернативою обладнання для концентрування розчинів. Отримані дані можуть бути використані при проектуванні тепломасообмінного обладнання для високоефективного зневоднення термолабільних матеріалів

Біографії авторів

Sergii Kostyk, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра біотехніки та інженерії

Vladislav Shybetskyy, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра біотехніки та інженерії

Sergei Fesenko, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, асистент

Кафедра біотехніки та інженерії

Vadym Povodzinskiy, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра біотехніки та інженерії

Посилання

  1. Kostik, S., Obodovich, A. N. (2014). Issledovanie tekhnicheskih i teplofizicheskih harakteristik universal'nogo sushil'nogo stenda po obezvozhivaniyu termolabil'nyh materialov. Molodoy ucheniy, 4, 195–198.
  2. Sorokovaya, N. N., Snezhkin, Yu. F., Shapar', R. A., Sorokovoy, R. Ya. (2015). Sposob sushki termolabil'nyh materialov v lentochnoy sushil'noy ustanovke s primeneniem teplovogo nasosa. Naukovi pratsi ONAKhT, 2 (47), 91–97.
  3. Safin, R. R., Khakimzyanov, I. F., Mukhametzyanov, S. R. (2017). Non-volatile Facility for Vacuum Drying of Thermolabile Materials. Procedia Engineering, 206, 1063–1068. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.10.595
  4. Kollamaram, G., Croker, D. M., Walker, G. M., Goyanes, A., Basit, A. W., Gaisford, S. (2018). Low temperature fused deposition modeling (FDM) 3D printing of thermolabile drugs. International Journal of Pharmaceutics, 545 (1-2), 144–152. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2018.04.055
  5. Souza da Silva, E., Rupert Brandão, S. C., Lopes da Silva, A., Fernandes da Silva, J. H., Duarte Coêlho, A. C., Azoubel, P. M. (2019). Ultrasound-assisted vacuum drying of nectarine. Journal of Food Engineering, 246, 119–124. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2018.11.013
  6. Luo, X., Yang, Z. (2017). A new approach for estimation of total heat exchange factor in reheating furnace by solving an inverse heat conduction problem. International Journal of Heat and Mass Transfer, 112, 1062–1071. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.05.009
  7. Abdollahzadeh, M., Esmaeilpour, M., Vizinho, R., Younesi, A., Pàscoa, J. C. (2017). Assessment of RANS turbulence models for numerical study of laminar-turbulent transition in convection heat transfer. International Journal of Heat and Mass Transfer, 115, 1288–1308. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.08.114
  8. Zhang, C., Li, Y. (2017). Thermodynamic analysis on theoretical models of cycle combined heat exchange process: The reversible heat exchange process. Energy, 124, 565–578. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.02.103
  9. Obodovich, A. N., Ruzhinskaya, L. I., Kostyk, S. I., Bulakh, N. M. (2016). Features of heat forced convection in a rotor-disc film evaporator. Promyshlennaya teplotekhnika, 37 (6), 22–28.
  10. Obodovich, A. N., Ruzhinskaya, L. I., Kostik, S. I. (2014). Matematicheskoe modelirovanie processa obrazovaniya pogranichnogo sloya na poverhnosti vrashchayushchegosya diska, chastichno pogruzhennogo v kul'tural'nuyu zhidkost' i obduvaemogo gazovym teplonositelem. Promyshlennaya teplotekhnika, 36 (2), 86–92.
  11. Song, J., Liu, Z., Ma, Z., Zhang, J. (2017). Experimental investigation of convective heat transfer from sewage in heat exchange pipes and the construction of a fouling resistance-based mathematical model. Energy and Buildings, 150, 412–420. doi: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.06.025
  12. Lanzafame, R., Mauro, S., Messina, M., Brusca, S. (2017). Heat Exchange Numerical Modeling of a Submarine Pipeline for Crude Oil Transport. Energy Procedia, 126, 18–25. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.08.048
  13. Zhao, C.-R., Zhang, Z., Jiang, P.-X., Bo, H.-L. (2017). Influence of various aspects of low Reynolds number k - ε turbulence models on predicting in-tube buoyancy affected heat transfer to supercritical pressure fluids. Nuclear Engineering and Design, 313, 401–413. doi: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2016.12.033
  14. Jafari, M., Farhadi, M., Sedighi, K. (2017). Thermal performance enhancement in a heat exchanging tube via a four-lobe swirl generator: An experimental and numerical approach. Applied Thermal Engineering, 124, 883–896. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.06.095
  15. Shybetskiy, V., Semeniuk, S., Kostyk, S. (2017). Design of consrtuction and hydrodynamic modeling in a roller bioreactor with surface cultivation of cell cultures. ScienceRise, 7 (36), 53–59. doi: https://doi.org/10.15587/2313-8416.2017.107176
  16. Zakomornyi, D. M., Kutovyi, M. H., Kostyk, S. I., Povodzynskyi, V. M., Shybetskyi, V. Yu. (2016). Hydrodynamics of fermenter with multi-shaft stirrer. ScienceRise, 5 (2 (22)), 65–70. doi: https://doi.org/10.15587/2313-8416.2016.69451
  17. Kostyk, S. I., Ruzhynska, L. I., Shybetskyi, V. Yu., Revtov, O. O. (2016). Mathematical simulation of hydrodynamics of the mixing device with magnetic drive. ScienceRise, 4 (2 (21)), 27–31. doi: https://doi.org/10.15587/2313-8416.2016.67275
  18. Shi, Z., Graber, Z. T., Baumgart, T., Stone, H. A., Cohen, A. E. (2018). Cell Membranes Resist Flow. Cell, 175 (7), 1769–1779.e13. doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.09.054

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-02-14

Як цитувати

Kostyk, S., Shybetskyy, V., Fesenko, S., & Povodzinskiy, V. (2019). Виявлення особливостей гідродинаміки в роторно-дисковому плівковому випарному апараті. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6 (97), 28–33. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.156649

Номер

Том 1 № 6 (97) (2019): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Sergii Kostyk, Vladislav Shybetskyy, Sergei Fesenko, Vadym Povodzinskiy

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.