Повышение эффективности ультразвуковых процессов и аппаратов на базе согласования параметров компонентов электроакустических систем и технологических сред

• Автор: Савин, Игорь Игоревич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Введение

1 Ультразвуковые процессы и аппараты химических технологий

1.1 Действие ультразвуковых колебаний на технологические среды

в процессах химических технологий

1.1.1 Классификация действия акустических колебаний на ход процессов химических технологий
1.1.2 Факторы акустического воздействия на технологические среды в процессах химических технологий.
1.1.3 Процессы химических технологий, осуществляемые вводом ультразвуковых колебаний в технологическую среду
1.1.4 Критерии эффективности ультразвукового воздействия на процессы химических технологий
1.2 Реакция технологической среды на ввод акустических колебаний высокой интенсивности

1.3 Ультразвуковые технологические аппараты.

1.4 Постановка задачи исследования

2 Исследование взаимодействия ультразвуковых аппаратов и технологических сред. Выработка требований к оптимальным условиям ввода энергии колебаний.
2.1 Построение модели взаимодействия ультразвукового технологического аппарата и технологической среды.
2.1.1 Эквивалентная схема замещения ультразвуковой колебательной системы, взаимодействующей с технологической средой.
2.1.2 Эквивалентные схемы замещения ультразвуковых технологических аппаратов.
2.2 Экспериментальное исследование процесса ввода ультразвуковых колебаний в различные по свойствам технологические среды.
2.2.1 Оборудование для проведения исследований.
2.2.2 Описание и основные результаты экспериментальных исследований
3 Разработка и исследование способа и практической реализации автоматического управления ультразвуковым технологическим аппаратом
3.1 Выбор регулируемых параметров и средств регулирования.
3.2 Методика инженерного расчета диапазона перестройки параметров ультразвуковых технологических аппаратов
3.3 Выбор контролируемых величин и средств их измерения.
3.4 Разработка способа автоматического управления УЗТА и его практической реализации
3.4 Испытание предложенного способа управления работой ультразвукового технологического аппарата
3.4.1 Создание макетного образца ультразвукового технологического аппарата.
3.4.2 Экспериментальное исследование созданного макетного образца ультразвукового технологического аппарата.
4 Повышение эффективности процесса ультразвуковой сушки за счет
совершенствования источников ультразвуковых колебаний
Заключение.
Список использованных источников


Причина низкой эффективности ультразвуковых технологий, заключается в том, что ультразвуковые колебания приводят к непрерывным изменениям структурным, количественным, качественным в технологических средах и нарушают исходно установленные условия оптимальной передачи ультразвуковых колебаний. Для ввода ультразвуковых колебаний в технологические среды используются ультразвуковые технологические аппараты, состоящие из двух основных узлов электронного генератора, формирующего электрические колебания ультразвуковой частоты и ультразвуковой колебательной системы, обеспечивающей преобразование энергии электрических колебаний в энергию ультразвуковых колебаний и осуществляющей взаимодействие с технологической средой. Ввод максимальной энергии ультразвуковых колебаний в технологические среды обеспечивается только при условии оптимального согласования параметров компонентов ультразвукового технологического аппарата и технологической среды. Взаимодействие ультразвукового технологического аппарата со средой носит сложный двухсторонний характер и требует постоянной перестройки аппарата для обеспечения максимального ввода энергии ультразвуковых колебаний в технологические среды. Необходимость непрерывной перестройки обусловлена тем, что интенсивность ультразвукового
воздействия столь высока 0 Втсм , что изменения свойств технологической среды происходит с высокой скоростью в сравнительно широких пределах. В связи с этим, проблема повышения эффективности процессов химических технологий за счет создания ультразвуковых технологических аппаратов, способных обеспечить ввод в технологическую среду, при изменениях ее физических параметров, максимально возможной энергии ультразвуковых колебаний, считается актуальной. Целью работы является повышение эффективности процессов химических технологий, реализуемых за счет применения УЗ колебаний высокой интенсивности, путем создания УЗТА, обеспечивающих в автоматическом режиме максимальное энергетическое воздействие на различные технологические среды в условиях изменения их физических параметров. Работа является продолжением исследований, проводимых в Лаборатории акустических процессов и аппаратов Бийского технологического института филиала Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползу нова. Автор выражает глубокую благодарность коллективу лаборатории, а также Хмелеву Владимиру Николаевичу за полезные замечания и консультации, поддержку и помощь в работе. Ультразвуковые колебания применяются для осуществления и интенсификации физикохимических процессов сравнительно давно. Первые исследования в этой области датируются началом двадцатого века. Начало промышленного применения связано с развитием техники генерации ультразвуковых колебаний высокой интенсивности в годах двадцатого века. Вследствие чего возникло новое направление в науке и технике ультразвуковая обработка. Действие ультразвуковых колебаний на вещества, материалы и изделия происходит как за счет энергии первичной акустической волны эффекты первого порядка 1,2, так и за счет нелинейных акустических эффектов эффекты второго порядка, вторичные явления, возникающих в обрабатываемом объекте при распространении акустической волны высокой интенсивности. Широкое применение ультразвуковая обработка находит для осуществления процессов химических технологий. В работе Новицкого Б. На рисунках 1. Рисунок 1. Опыт более чем сорокалетнего применения акустических колебаний для интенсификации процессов химических технологий подтверждает их эффективность в сравнении с другими видами энергетического воздействия. Г орегак
вН н п Газообрадмю тивв. Рисунок 1. I РЛ . Рисунок 1. Характер влияния ультразвуковых колебаний и вторичных эффектов на массообменные процессы
Рисунок 1. Наибольший же эффект от применения акустических колебаний достигается в гетерогенных процессах, с присутствием жидкой фазы. Объясняется это тем, что при распространении в жидкостях акустических волн высокой интенсивности возникает ряд специфических вторичных явлений, благоприятно влияющих на ход процессов 2. На рисунке 1.