Перегляд за Автор "Костик, С. І."

Зараз показуємо 1 - 2 з 2

Методологія конструкційного розрахунку ферментерів під спільною дією декількох видів навантажень
(2018) Копиленко, Анатолій Васильович; Шибецький, B. Ю.; Костик, С. І.; Поводзинський, Вадим Миколайович
У статті запропоновано методологію автоматизованого конструктивного розрахунку ємнісного апарата, який знаходиться під спільною дією декількох видів навантажень. Проведено статичний аналіз дії тиску, осьової сили, згинального моменту та розподіленої поперечної сили. Для модельної ємності із заданими габаритними розмірами й особливостями елементів конструкції, враховуючи фізичні властивості матеріалу, з якого вона виготовлена та параметри технологічного процесу, було проведено комп’ютерний розрахунок у середовищі SolidWorks. Метою розрахунку було визначення оптимальних геометричних параметрів ємності, підбір матеріалу, необхідність її зміцнення за рахунок підвищення жорсткості конструкції. Проаналізовано ефективність використання різних технічних рішень для підвищення міцності та жорсткості конструкції. Для підвищення міцності і стійкості ємнісного обладнання запропоновано використання таких технічних рішень: по-перше, класичний підхід, реалізований у встановленні поперечних кілець жорсткості; по-друге, використання тороїдального і плоского переходу для зварювання із сорочкою; по-третє, використання повздовжніх ребер жорсткості. Крім того, аналізувався вплив на міцність і стійкість елемента обладнання при прикріпленні до нього еліптичного днища та кришки з відбортовкою шляхом зварювання. Конфігурація та кількість додаткових елементів жорсткості підбиралися шляхом оптимізації конструкції в середовищі SolidWorks. Усі ці рішення давали позитивні результати з різною ефективністю, однак необхідне рішення повинно вибиратись з урахуванням конкретної ситуації, особливостей і специфіки технологічного процесу. Надано рекомендації щодо використання конкретних технічних реалізацій. Матеріали представленого дослідження можуть бути використані як посібник у практичній діяльності інженерів конструкторів і в навчальному процесі, при проектуванні ємнісного обладнання різних типорозмірів і продуктивності. In the article the methodology of automated constructive calculation of capacitive device, which is under the joint action of several types of loads, is proposed. A static analysis of the effect of pressure, axial force, bending moment and distributed transverse force was carried out. For modeling device with given overall dimensions and features of structural elements, taking into account the physical properties of the material from which it was made and the parameters of the technological process, a computer calculation was made in the SolidWorks. The purpose of the calculation was to determine the optimal geometric parameters of the device, the selection of material, the need to strengthen it due to increase rigidity of the design. The efficiency of using various technical solutions for increasing durability and stiffness of the structure is analyzed. The following technical solutions were proposed to increase the strength and stability of the capacitive equipment: firstly, the classical approach, implemented during the installation of transverse rigid rings; and secondly, the use of a toroidal and flat transition to weld a shirt; and thirdly, the use of longitudinal stiffness ribs. In addition, the impact on the strength and stability of the elements of equipment, with the attachment of an elliptical bottom and a cover, is analyzed. The configuration and the number of additional hardness elements are selected by optimizing design in the SolidWorks medium. All these solutions have yielded positive results with different efficiency, but the use of a specific solution should be selected, based on the specific situation and features of the technological process. Recommendations on the use of specific technical implementations were given. The materials of the presented research can be used as a guide in the practical activity of design engineers and in the educational process when designing capacitive equipment of different sizes and productivity.
Моделювання ферментерів з вібраційним перемішуванням у фармацевтичній біотехнології
(2018) Копиленко, Анатолій Васильович; Шибецький, В. Ю.; Костик, С. І.; Поводзинський, Вадим Миколайович
Стаття присвячена дослідженню роботи ферментера з вібраційною системою перемішування рідкої фази. Культивування біологічних агентів у фармацевтичній біотехнології з метою отримання активних фармацевтичних інгредієнтів потребує конструювання й експлуатації високоефективної та надійної апаратури. Ферментери з вібраційною системою перемішування рідкої фази мають суттєві переваги порівняно з апаратами, у яких використовують обертові перемішуючи пристрої. Ці переваги дають змогу створити контрольовані умови під час культивування біологічних агентів, що є запорукою отримання біологічно активних речовин визначеної якості, безпечності й ефективності для виробництва біологічних лікарських засобів. Запропонована математична модель ферментера з вібраційним перемішуванням враховує концепцію про взаємозв ’язок між процесами масопередачі й перемішування і визначається специфікою гідродинаміки. Гідродинамічні характеристики ферментера з вібраційною системою перемішування мають суттєвий вплив на можливі механічні ушкодження біологічних агентів і, відповідно, обумовлюють можливі зміни якості активних фармацевтичних інгредієнтів. У зв’язку з цим є актуальним чисельне моделювання процесу на основі математичної моделі перемішування. У статті наведене моделювання процесу перемішування за допомогою системи рівнянь. Основними змінними є частота коливань, конструкційні особливості контактних елементів і параметри середовища. Для розрахунку системи рівнянь використаний математичний пакет MathCad, який дав змогу визначити характер розподілення концентрацій, що залежить від параметрів коливань, густини та в’язкості рідини, площі контактних елементів перемішуючого пристрою. Запропонована математична модель адекватно описує процес масопередачі в рідкофазній системі, що підтверджується отриманими результатами. Матеріали дослідження можуть бути використані в навчальному процесі та в практичній роботі інженерів конструкторів, при проектуванні ферментерів різних типорозмірів і продуктивності для фармацевтичної біотехнології. The article is devoted to the research of constructions of fermenters with a vibration system for mixing the liquid phase. The cultivation of biological agents in pharmaceutical biotechnology for the production of active pharmaceutical ingredients requires the creation and operation of highly effective and reliable equipment. Vibration mixing fermenters have significant advantages over devices that use rotary mixing devices. These advantages allow us to create controlled conditions during cultivating biological agents that are the key to obtaining biologically active substances of a certain quality, safety and efficiency for the production of biological medicinal products. The proposed mathematical model of a fermenter with vibration mixing takes into account the concept of the relationship between processes of mass transfer and mixing and it is determined by the specificity of hydrodynamics. Hydrodynamic characteristics of a fermenter with a vibration mixing system have a significant effect on possible mechanical damage to the BA and, accordingly, cause changes in the quality of the APIs. In this regard, numerical modeling of the process is important on the basis of the mathematical model of mixing. In this paper, simulation of the mixing process and its description, with the help of a system of equations is given, the main variables are the frequency of oscillations, the structural features of the contact elements and the parameters of the medium.To calculate the system of equations, the mathematical package MathCad was used to determine the numerical values of the concentration distribution, which depends on the parameters of the oscillation, density and viscosity of the liquid, the area of the contact elements of the mixing device. This mathematical model adequately describes the mass transfer process in the considered system, which is confirmed by the obtained results. Presented materials can be used as a guide to the practical work of design engineers and in the learning process, when designing fermenters for pharmaceutical biotechnologies of different sizes and performance.