Ляшок А. В. Пристрої ультразвукового розпилення рідини в системах мехатроніки

Дисертація присвячена вирішенню проблем розширення діапазону експлуатаційних параметрів ультразвукових диспергаторів для отримання дрібнодисперсного аерозолю в системах мехатроніки, містить теоретичні та практичні результати дослідження процесу ультразвукового розпилення. У роботі представлений аналіз відомих способів розпилення рідини та засоби їх реалізації в технологічних процесах у машинобудуванні, двигунобудуванні, приладобудуванні, хімічній промисловості, медицині та сільському господарстві. Запропонована уточнена фізична модель процесу ультразвукового роз-пилення в тонкому шарі, яка за рахунок результатів останніх експериментальних досліджень більш реально відображує його механізм, що дозволяє розширити можливості регулювання процесу ультразвукового розпилення з метою отримання рідинного аерозолю з наперед заданими характеристиками. Представлено рівняння балансу енергій процесу ультразвукового розпилення в тонкому шарі, яке дозволяє оцінити вагомість впливу окремих параметрів процесу на характеристики рідинного дрібнодисперсного аерозолю. Розроблена інженерна методика розрахунку ультразвукового диспергатора, яка дозволяє отримати акустичні розміри поверхні розпилення диспергатора та його конструктивних елементів, які забезпечують наперед задану продуктивність та дисперсність аерозолю при необхідній формі факелу розпилення. А також, експериментально підтверджено існування та періодичність стоячих капілярних хвиль на нормально вібруючій поверхні, яка вкрита тонким шаром рідини, що дозволило підтвердити адекватність відомої аналітичної залежності для їх розрахунку. У роботі виконано планування багатофакторного експерименту. Застосування нечіткої логіки дало можливість отримати квадратичне рівняння регресії, за допомогою якого адекватно описана залежність цільової функції - "продуктивність" від основних параметрів впливу - статичного тиску, дисперсності аерозолю та кінематичної в'язкості рідини. Експериментально доведено, що при ультразвуковому розпиленні в камеру з надлишковим тиском дисперсність аерозолю не залежить від надлишкового тиску, а продуктивність зменшується за лінійним законом, що підтверджує результати аналітичного дослідження. Представлено порівняльну характеристику залежності продуктивності процесу ультразвукового розпилення від надлишкового тиску для різних умов розташування диспергатора. Запропоновано використання ШІМ в електронній системі збудження ультразвукового перетворювача для регулювання продуктивності диспергатора, що реалізує ультразвуковий спосіб розпилення в фонтані. Це дозволило розширити можливості застосування ультразвукового розпилення в фонтані у технологічних процесах у складі мехатронних систем. Обґрунтовані та експериментально підтверджені переваги регулювання за допомогою ШІМ. Отриманні результати теоретичних та експериментальних досліджень дозволили застосувати ультразвукове розпилення в різноманітних системах мехатроніки, що підтверджено актами впровадження і свідчить про високий рівень досягнутих результатів.