На сьогоднішній день з точки зору питомих енерговитрат та ефективності сепарації найбільш оптимальними є сепараційні пристрої, основною діючою силою в яких є сила інерції. Однією з найрозповсюдженіших проблем сепараційних пристроїв, робота яких заснована на розділенні в полі сил інерції газокраплинних потоків, являється руйнування плівки з наступним зривом і вторинним бризкоунесенням краплин вже вловленої рідини з поверхонь осадження сепараційних елементів. Не зважаючи на велику кількість традиційних шляхів уникнення даного недоліку (збільшення вільного перетину; забезпечення регулярного відведення рідини та ін.), вони не змінюють значення критичної швидкості газового потоку при якому відбувається вторинне бризковинесення. Для вирішення даної задачі було запропоновано використовувати динамічні сепараційні пристрої, суттю яких є можливість динамічного регулювання гідравлічного опору та використання накладених вібрацій для підвищення ефективності розділення гетерогенних систем. Дослідження процесів розділення гетерогенних систем за рахунок динамічних процесів вібраційно-інерційної сепарації відноситься до науковоприкладних проблем галузевого машинобудування. У зв’язку з цим можна стверджувати, що тема дисертації представляється актуальною, має важливе наукове і практичне значення, оскільки спрямована на вирішення актуального наукового завдання, що має істотне значення для галузевого машинобудування, сутність якого полягає в визначенні гідродинамічних показників та гідроаеропружних характеристик динамічних сепараційних пристроїв.
Мета дослідженя. Метою дисертаційної роботи є моделювання гідродинамічних процесів та гідроаеропружної взаємодії пружних відбійних елементі та потоку в динамічних сепараційних пристроях, розробка методів розрахунку гідродинамічних показників та гідроаеропружних характеристик динамічних сепараційних пристроїв та видача практичних рекомендацій щодо їх проектування та експлуатації.
Об’єкт досліджень – гідродинамічні процеси у динамічних сепараційних пристроях та гідроаеропружна взаємодія потоку з пружними елементами.
Предмет дослідження – гідродинаміка потоків та пов’язані пружні деформації елементів модульних динамічних сепараційних пристроїв.
Наукова новизна одержаних результатів.
- вперше отримано розв’язок задачі гідроаеропружності для взаємодії газодисперсного потоку та пружних сепараційних елементів у формі похилого параболічного напівциліндра, з урахуванням їх попередньої деформації;
- вперше отримано залежності, що визначають зміну геометричної форми синусоїдального каналу динамічного сепараційного пристрою в результаті гідродинамічної та гідроаеропружної взаємодії з потоком;
- вперше отримано аналітичні залежності для оцінювання значень коефіцієнтів жорсткості за даними експериментальних і чисельних досліджень із використанням методів теорії оцінювання параметрів;
- дістала подальшого розвитку математична модель, що описує тривимірне стікання плівки вловленої рідини по осаджувальним поверхням модульних динамічних сепараційних пристроїв шляхом уведення спрощень, припущень та оцінювання порядку малості величин;
- дістав подальшого розвитку науковий підхід щодо раціонального вибору компонувань модульних сепараційних пристроїв на основі технологічних та експлуатаційних параметрів, що дозволяє вдосконалити процеси їх проєктування та складання із забезпеченням необхідних умов експлуатації.
Практичне значення одержаних результатів.
- Отримані результати числових, фізичних та математичних моделювань процесу арогідропружної взаємодії газорідинного потоку та пружних відбійних елементів можуть бути використанні для інженерного розрахунку модульних динамічних сепараційних пристроїв.
- Розроблено сучасний проблемо-орієнтований підхід щодо кодування модульних сепараційних пристроїв за конструкторсько-технологічними та експлуатаційними ознаками.
- Обґрунтовано конструкції елементів модульного сепараційного пристрою, що забезпечує необхідну точність складання, ефективність експлуатації пристрою та реалізації робочого процесу.
- На підставі отриманих результатів було запропоновано нові способи розділення газорідинних сумішей, захищені патентами на корисну модель (№ U102445, U130464, U111039). Основні результати дисертаційної роботи впроваджено у виробничу діяльність ТОВ «ПРОМ-ЕНЕРГО ПРОДУКТ» (м. Харків) та ТОВ “Аграрник” (м. Суми), використані при виконанні держбюджетних НДР №0117U003931 “Розробка та впровадження енергоефективних модульних сепараційних пристроїв для нафтогазового та очисного обладнання”, НДР №0120U102036 "Створення нових гранульованих матеріалів для ядерного палива та каталізаторів в активному гідродинамічному середовищі" та впроваджені у навчальний процес Сумського державного університету.
Ключові слова: гетерогенні суміші, сепарація, вібраційно-інерційні методи, пружні елементи, гідроаеропружність, частота коливань, амплітуда, плівка рідини, попередньо-деформований стан.
