Статті
Постійне посилання колекціїhttps://dspace.nuft.edu.ua/handle/123456789/7522
Переглянути
5 результатів
Результати пошуку
Документ Simulation of hydrodynamic phenomena in valve feeders of adaptronic modules for dosing liquid products(2024) Gavva, Oleksandr; Kryvoplias-Volodina, Liudmyla; Dolomakin, Yuriy; Kulyk, Nataliya; Kokhan, AntonRational geometric and hydrodynamic parameters of valve feeders of adaptron modules for dosing liquid food products in automatic packaging machines are determined. Materials and methods. The study of hydrodynamic phenomena based on the simulation modeling of the feeder operation with liquid media, the physical and mechanical characteristics of which are close to Newtonian liquids, was conducted. A feeder with a conical valve and purified drinking water were used in the study. The feeder throughput was 500 cm3/s; the internal diameter of the drain nozzle was 20 mm. Results and discussion. To ensure the continuous flow, minimum overall dimensions of the feeder, and the possibility of regulation by changing the throughput of the feeder nozzle according to a given law, the angle at the base of the cone should be within 50–60°, and the length of the saddle base 20–25 mm. During the movement of the liquid in the valve feeder, three negative factors affecting the parallel laminar movement of the liquid were found: (a)reverse movement of the liquid when it comes into contact with the surface of the base of the valve cone; (b) turbulence cells at the entrance of the liquid into the valve channel, and (c) the tubular form of the liquid flow in the nozzle. These negative factors can be eliminated by using a ball-conical valve with a truncated top. To eliminate turbulence cells in the valve feeder, counter-current movement of liquid, and tubular flow of liquid in the nozzle, it was proposed to make the valve in the form of a conical-spherical shape with a cut-off cone top, and also to extend the inner surface of the seat to the inner surface of the measuring cylinder of the feeder. Under such conditions, a parallel flow of liquid is ensured, which contributes to the accuracy of dose formation and the duration of product storage. Conclusions. The design of the valve in the form of a conically spherical figure with a cut-off cone top according to the provided recommendations allows eliminating the centers of turbulence in the movement of liquid products in the valve feeder.Документ Оптимізація конструкції вузлів підведення рідини в скрубер Вентурі на основі CFD досліджень(2024) Пономаренко, Віталій Васильович; Люлька, Дмитро Миколайович; Якобчук, Роман Леонідович; Слюсенко, Андрій Михайлович; Лементар, Святослав Юрійович; Хитрий, Ярослав Сергійович; Тимченко, Іван В'ячеславовичУ процесах харчової промисловості, повʼязаних із сушінням, подрібнення тощо, утворюється пил, що створює проблеми санітарного, екологічного й технологічного характеру (негативний вплив на здоровʼя людини, забруднення навколишнього середовища та втрата цінної сировини із пилом). Вирішення цих проблем залежить від комплексного вдосконалення роботи пилоочисного обладнання. Одним з основних та ефективних елементів такого обладнання є скрубер Вентурі. Метою дослідження є визначення раціональної конструкції форсунок для осьового розподілення рідини на вході в скрубер і периферійного її підводу через отвори в горловині для забезпечення мінімальної та достатньої густини зрошення. Це дасть змогу максимально змочити пилові частинки та в подальшому їх видалити. Для досягнення поставленої мети використано методи обчислювальної гідродинаміки (CFD), реалізовані в програмному пакеті ANSYS CFX. Досліджено роботу форсунок трьох типів: струминної, відцентрово-струминної та відцентрової. Розроблено їх тривимірні моделі і згідно із загальноприйнятим алгоритмом досліджень приведено методику налаштування модулів програми для реалізації цього завдання. Особливості налаштування модулів при дослідженні скруберів з різним конструктивним виконанням вузлів підводу рідини описані при вирішенні задачі раціонального конструктивного виконання вузлів підводу рідини в скрубер. Отримані результати числових розрахунків дали змогу вибрати відцентрово-струминні форсунки, розміщені по осі скрубера для зрошення його горловини, як ефективний варіант. Рівномірний розподіл рідини по поперечному перерізу та по довжині можливий для зменшення витрати рідини вдвічі. Дослідження конструктивного виконання периферійного підведення рідини показали, що виконання підвідних отворів посередині горловини не є раціональним, оскільки вздовж вхідних кромок горловини виникають зони вихрових течій, а вирівнювання концентрації рідини відбувається на її виході. Більш раціональним варіантом периферійного підведення рідини є її підведення через отвори, що виконані в горловині на відстані 0,1…0,2 від її початку.Документ Дослідження гідродинаміки реакційної маси у реакторі-змішувачі(2024) Доломакін, Юрій Юрійович; Беседа, Сергій Дмитрович; Бабанова, Олена Ігорівна; Породько, Петро ВікторовичУ проєктуванні фармацевтичних, біотехнологічних і хімічних виробництв ва- жливе значення має апаратурне оформлення технологічних процесів. Обладнання має багато спільного з обладнанням галузей хімічної та харчової промисловості. Реактори-змішувачі встановлюють на різних технологічних етапах вироб- ництва, оскільки процес перемішування відіграє важливу роль у виробництві. Перемішування робить більш ефективними процеси розчинення речовин, процеси теплообміну, масообміну, прискорює перебіг реакцій, робить більш ефективними процеси біосинтезу. При розрахунку хімічних реакторів визначаються необхідні для досягнення заданої продуктивності обʼєм, швидкість потоку, поверхня теплообміну, гід- равлічний опір, швидкість заміни каталізатора, конструктивні параметри, ре- жими роботи. При отриманні неоднорідних систем ефективність перемішування можна характеризувати рівномірністю розподілу дисперсної фази в дисперсійному се- редовищі, а при отриманні однорідних систем — рівномірністю розподілу роз- чинених речовин у розчині. Для інтенсифікації хімічних, теплових і дифузійних процесів у гетерогенних системах створюються умови для підводу речовини в зону реакції, до межі поділу фаз чи до поверхні теплообміну. У статті досліджено гідродинамічні характеристики субстанції, що пере- мішується, за допомогою програмного комплексу CAE. Програма використовує кінцево-елементні розрахунки та дає змогу моделювати фізичний процес, який описується диференційними рівняннями. Розвʼязання задачі базується на чисель- ному розвʼязанні рівнянь у частинних похідних методом скінченних елементів. Розглядається процес перемішування твердих активних фармацевтичних ін- гредієнтів та ексципієнтів у рідкому дисперсійному середовищі, зокрема масі, якою виступає твердий жир, що стає рідким при підводі тепла крізь стінки конструкції.Документ Дослідження потоків та липкості молочних продуктів в розпилювальних сушарках за допомогою CFD технологій(2022) Туфекчі, Валентин Іванович; Вересоцький, Юрій ІвановичЦя стаття охоплює область обчислювальної гідродинаміки (CFD) та її застосування в розпилювальній сушці, а також типові схеми потоку, які зустрічаються в цих сушарках. Ці моделі потоків особливо стосуються питань, пов’язаних із розпилювальним сушінням харчових продуктів, у тому числі харчових інгредієнтів, а саме термічної деградації. Втрати хімічних властивостей та липкості частинок на стінках сушильного апарату, і зв’язки між моделями потоків, траєкторій висушених частинок. Проведено моделювання, щоб продемонструвати, що рішення не залежить від вибраного розміру сітки, вибраного кроку за часом (у перехідних розрахунках) і кількості використовуваних типових частинок. Крім того, вибрано відповідні чисельні схеми, щоб забезпечити високу чисельну точність для даної задачі. Зокрема, наближення конвективних параметрів сушіння має вирішальне значення, оскільки схеми низького порядку є стабільними, але дифузними, тоді як схеми високого порядку більш точні, але їх важче розраховувати. В результаті, правильне рішення може бути отримане лише за умови вибору відповідних фізичних моделей і правильної конвергенції розрахунків. Загальні елементи будь-якого аналізу сушіння включають баланс маси та енергії, процеси транспортування, такі як конвекція та дифузія, а також підхід до аналізу реакційних процесів, швидкості реакції та її результатів. З використанням пакетів обчислювальної гідродинаміки (CFD) у сфері розпилювального сушіння було розглянуто та продемонстровано траєкторії руху продукту в розпилювальній сушарці, розраховані вектори направлення польоту частинки та інші фактори. Приклади того, як класичні хіміко-технічні аналізи та 3д моделювання процесу розпилення можуть бути застосовані в продуктах харчування, обробка включає оцінку втрати хімічних властивостей вже готового продукту і ступеня термічної деградації. This article covers the field of Computational Fluid Dynamics (CFD) and its application to spray drying, as well as typical flow patterns found in these dryers. These flow models are particularly relevant to issues related to the spray drying of food products, including food ingredients, namely thermal degradation. Losses of chemical properties and stickiness of particles on the walls of the spray dryer, and connections between flow patterns and trajectories of dried particles. Simulations are performed to demonstrate that the solution is independent of the grid size chosen, the time step chosen (in transient calculations) and the number of typical particles used. In addition, appropriate numerical schemes are chosen to ensure high numerical accuracy for this problem. In particular, approximating the convective drying parameters is crucial because low-order schemes are stable but diffuse, while high-order schemes are more accurate but more difficult to calculate. As a result, the correct solution can be obtained only if the appropriate physical models are selected and the calculations are correctly converged. Common elements of any drying analysis include mass and energy balance, transport processes such as convection and diffusion, and an approach to the analysis of reaction processes, reaction rates, and outcomes. With the use of computational fluid dynamics (CFD) packages in the field of spray drying, product movement trajectories in the spray dryer, calculated particle flight direction vectors and other factors were considered and demonstrated. Examples of how classical chemical and technical analyzes and 3D modeling of the spraying process can be applied in food products, processing includes the assessment of the loss of chemical properties of the already finished product and the degree of thermal degradation.Документ Дослідження процесу розпилення рідини за допомогою CFD-технологій(2022) Слюсенко, Андрій Михайлович; Пономаренко, Віталій Васильович; Блаженко, Сергій Іванович; Хитрий, Ярослав СергійовичУ газорідинних системах інтенсифікація процесів обміну маси або енергії можлива при створенні значної площі поверхні контакту фаз і швидкому її оновленні шляхом розпилення рідини гідравлічними форсунками. При встановленні їх в обладнання потрібно знати характеристики факела розпилення, що дає змогу забезпечити найбільш ефективну роботу. Такі дані отримують при експериментальному дослідженні форсунок, однак при зміні розмірів, їх співвідношень потрібні додаткові дослідження, які вимагають наявності експериментальних стендів, відповідного обладнання, є дорогими та потребують значного часу на їх проведення й обробку результатів.Найпотужнішою програмою для дослідження гідродинаміки потоків є система ANSYS з CFD модулями, завдяки якій можна дослідити структуру потоків у камері змішування форсунки, на виході з її сопла, передбачити явище розпилення та руйнування струменя рідини. Основним критерієм отримання достовірних результатів моделювання є коректне налаштування всіх розрахункових модулів програмного забезпечення. У статті визначено характеристики факела розпилення потоку у форсунці з використання CFD-технологій як прогресивного, високоефективного та економічно доцільного методу досліджень. Розроблено алгоритм проведення числового моделювання гідродинаміки потоку рідини у форсунці та на виході з її сопла, що складається із шести етапів. Отримані CFD-моделюванням числові значення розподілення швидкості та об’ємної частки рідини для факела розпилення корелюють з відомими експериментальними даними. Встановлено, що всередині факела створюється розрідження порядку 165 Па, причому воно максимальне у прикореневій зоні, знижується до периферії і при віддаленні від сопла. Зона пониженого тиску пояснює ежектування газової фази ззовні всередину факела розпилення.In gas-liquid systems, the intensification of mass or energy exchange processes is possible by creating a significant area of the contact surface of the phases and uickly updating it by spraying the liquid with hydraulic nozzles. When installing them in equipment, it is ecessary to know the characteristics of the spray jet in order to ensure the most efficient operation. Such data are obtained during the experimental study of injectors. However, when changing the sizes, their ratios, additional studies are required, which require the availability of experimental stands, appropriate equipment, which are expensive and require considerable time for their implementation and processing of the results. The most powerful program for the study of fluid dynamics of flows is the ANSYS system with CFD-modules. It is possible to investigate the structure of flows in the mixing chamber of the nozzle, at the outlet of nozzle, to foresee the phenomenon of spraying and destruction of the liquid jet. The main criterion for obtaining reliable simulation results is the correct setting of all calculation software modules. The aim of the work is to determine the characteristics of the spray jet in the nozzle using CFD technologies as a progressive, highly efficient and economically viable research method. An algorithm for numerical simulation of the hydrodynamics of the fluid flow in the nozzle and the exit from its nozzle was developed. It consists of six stages. Numerical values of velocity and volume fraction of liquid for the spray torch, obtained by CFD modeling, correlate with known experimental data. It is established that a zone of the lowpressure of about 165 Pa is created inside the torch of the sprayed liquid (maximum in the root zone, decreases to the periphery and at a distance from the nozzle). The low-pressure zone explains the ejection of the gas phase from the outside into the middle of the spray torch.