Дисертації (ХПСМ)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Перегляд Дисертації (ХПСМ) за Назва
Зараз показуємо 1 - 13 з 13
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Вдосконалення обладнання для одержання полімерних виробів методом просторового друку(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021) Олексишен, Віталій Олександрович; Колосов, Олександр ЄвгеновичДокумент Відкритий доступ Екструзійне формування погонажних виробів з полімерних матеріалів з урахуванням їх в'язкопружних властивостей(2018) Коваленко, Ксенія Геннадіївна; Сівецький, Володимир ІвановичДокумент Відкритий доступ Надійність і довговічність машин та апаратів хімічних виробництв з урахуванням еволюції їх руйнування(2018) Чемерис, Андрій Олегович; Гондлях, Олександр ВолодимировичДокумент Відкритий доступ Наукові засади розробки ресурсоенергоефективних процесів та обладнання вуглеграфітового електродного виробництва(2021) Лелека, Сергій Володимирович; Панов, Євген МиколайовичДокумент Відкритий доступ Наукові засади розроблення обладнання і процесів перероблення полімерних матеріалів методом екструзії(2020) Сокольський, Олександр Леонідович; Мікульонок, Ігор ОлеговичДокумент Відкритий доступ Обладнання та процес живлення черв'ячного екструдера полімерною сировиною(2020) Витвицький, Віктор Миронович; Мікульонок, Ігор ОлеговичДокумент Відкритий доступ Обладнання та процес з’єднання елементів гнучкої упаковки термопластичним клейовим матеріалом(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Герасименко, Юлія Юріївна; Сокольський, Олександр ЛеонідовичГерасименко Ю.Ю. Обладнання та процес з’єднання елементів гнучкої упаковки термопластичним клейовим матеріалом. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 131 «Прикладна механіка». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2023. Дисертаційну роботу присвячено дослідженню обладнання та процесів підготування термопластичного клейового матеріалу, утворення термоклейового з’єднання елементів упаковки та його механічних характеристик, що дає змогу обґрунтувати раціональні технологічні режими, потрібні для проєктування та експлуатації пакувального обладнання. Технологія з’єднання термопластичним клейовим матеріалом широко застосовується в хімічній, харчовій і текстильній галузях промисловості для утворення з’єднань в картонно-паперовому, полімерному й комбінованому пакованні. Для задоволення потреб споживачів необхідно забезпечити достатній рівень міцності паковання та зручність його використання. Тому при створенні міцної якісної упаковки важливо приділяти особливу увагу правильному підбору матеріалів та обладнання, а також підготовці розплаву термопластичного клейового матеріалу та процесу з’єднання поверхонь. Отже, розуміння поведінки термоклейових з’єднань, яка залежить від вибору типу клею, часу затвердіння, типу з’єднання, товщини лінії склеювання тощо, дає змогу створити міцне й надійне з’єднання. Проведено аналітичний огляд сучасного стану дослідження процесу плавлення термопластичного клейового матеріалу (термоклею) та процесу руйнування термоклейового з’єднання. Розглянуто існуючі методи моделювання обладнання та процесу плавлення термоклею та утворення термоклейового з’єднання. За результатами проведеного огляду встановлено, що при моделюванні процесу плавлення враховується низка параметрів, таких як зміна властивостей полімерного матеріалу з температурою, дисипація, конфігурація прутка та ін. Встановлено, що наявні математичні моделі течії полімеру у каналах різного перерізу недостатньо враховують вплив зміни фізико-механічних параметрів і граничних умов від температури. Розглянуті сучасні конструкції для розплаву та нанесення термоклею мають ряд недоліків, зокрема повільний процес плавлення та його нерівномірність, а також недостатню інтенсивність набуття полімерним матеріалом температури плавлення. Тому постає задача з вдосконалення обладнання для підвищення швидкості та ефективності плавлення термопластичного клейового матеріалу. А розробка надійних методів проєктування та прогнозування поведінки термоклейових з’єднань під час розкриття паковання дасть змогу більш ефективно використовувати клейові матеріали в пакувальній індустрії. Для моделювання процесу плавлення термоклею в роботі використано математичну модель неізотермічного руху розплаву полімеру в каналі, яка складається з рівняння нерозривності, нестаціонарних рівнянь збереження кількості руху та енергії. У математичній моделі враховано зміну коефіцієнта ковзання на поверхні каналу від температури. Розв’язана задача переходу від твердого до в’язкотекучого стану й навпаки з урахуванням закону в’язкості Кросса (Cross Law) і температурного закону Арреніуса. Проведено дослідження ефективності плавлення термоклею в розплавлювачах чотирьох конфігурацій: циліндричної форми, існуючої конфігурації – циліндричної форми з соплом, трубчастої форми з дорном та черв’ячного типу. Це дало змогу встановити взаємозалежність між швидкостями подачі й температурою термоклею на виході з сопла із врахуванням дисипативних ефектів, залежності властивостей матеріалу та граничних умов від температури. Отримані результати довели доцільність використання вдосконаленої конфігурації розплавлювача термоклею (трубчастої форми з дорном), оскільки гранична швидкість подачі термоклею в ньому вдвічі перевищує швидкість для матеріалу й пристрою традиційної форми (циліндричного каналу). Визначено раціональну геометрію з точки зору найбільшої інтенсивності нагріву термоклею: розплавлювач трубчастої форми з кутом загострення дорна 15, кутом загострення сопла 15 і діаметром дорна 2,5 мм. Дослідження плавлення у розплавлювачі для термоклею трубчастої форми показало, що така конфігурація дає змогу збільшити продуктивність у 2,4 рази зі збереженням енергоспоживання порівняно з традиційною конфігурацією. Запропоновано більш раціональну конструкцію розплавлювача термопластичного клейового матеріалу черв’ячного типу з попередньо виготовленим прутком у вигляді стрічки. Перевагами запропонованої конструкції над існуючими є збільшення швидкості плавлення полімерного матеріалу, зменшення габаритів і маси пристрою, зменшення енергоємності та зручність у використанні. Для дослідження процесу плавлення термоклею в черв’ячному каналі розроблено комп’ютерну розрахункову модель на базі методу скінченних елементів і проведено числові розрахунки. У результаті розрахунків було отримано розподіл температур по довжині каналу вздовж осі черв’яка за різних значень кутової швидкості черв’яка. Визначено, що доцільним для забезпечення заданої температури розплаву значенням кутової швидкості черв’яка є 2,5 рад/с. Отримано залежності, що дають змогу регулювати температуру термоклею на виході з нагрівного каналу розплавлювача та витрати матеріалу під час зміни швидкості черв’яка. Змодельовано процес утворення шва термоклейового матеріалу під дією зусилля притиску та охолодження. Спрогнозовано залежність форми шва від значення зусилля притиску та витрати термоклейового матеріалу, що дає змогу визначити доцільне значення цих параметрів для забезпечення оптимальної та достатньої міцності з’єднання. Збільшення притискного зусилля валків дає змогу збільшити ширину шва за логарифмічною залежністю. Результати моделювання підтверджено експериментально. Для моделювання процесу руйнування термоклейового з’єднання використано математичну модель адґезійної зони на базі механіки суцільних середовищ з використанням параметрів міцності та енергії для прогнозування поширення тріщини в з’єднанні. Математична модель включає рівняння повної потенціальної енергії, рівняння довжини тріщини та критичної енергії руйнування в рамках гіпотези Ейлера–Бернуллі (Euler–Bernoulli). Експериментально встановлено зв’язок між витратою термоклею й міцністю термоклейового з’єднання, а також отримано найбільш доцільне з точки зору міцності значення витрати. а саме витрата термоклею в діапазоні 0,07–0,1 г/с та питома витрата в діапазоні 0,035–0,005 г/мм. Встановлено, що міцність термоклейового з’єднання не залежить від ширини шва. Розглянута модель та методика числового моделювання міцності термоклейових з’єднань надають можливість прогнозувати необхідне й достатнє значення міцності з’єднань для зручного роз’єднання споживачем, а з іншого боку для унеможливлення саморозгерметизації. Створено методику проведення відповідних досліджень та експериментальні установки для їх проведення, які використовуються у навчальному процесі на кафедрі хімічного, полімерного і силікатного машинобудування КПІ ім. Ігоря Сікорського. Удосконалені конструкції пристрою для плавлення та нанесення термоклею захищено патентами України на корисну модель. Проведено експериментальні дослідження на розрив стрічкових зразків гнучких пакувальних матеріалів, з’єднаних розплавом термоклею за різних технологічних режимів нанесення: за різної швидкості подачі прутка термоклею, протяжки та притискного зусилля. Дослідження на міцність термоклейового з’єднання дали змогу встановити залежність розривного зусилля від витрати термоклею, яка показала, що раціональна для досягнення максимальної міцності з’єднання витрата матеріалу становить 0,005 г/мм. Встановлено, що міцність термоклейового з’єднання не залежить від ширини шва. Також дослідження міцності з’єднання паперових зразків силікатним клеєм, клеєм на основі полівінілацетату та термоклеєм показали перевагу у використанні термоклею для створення з’єднань. Наукова новизна одержаних результатів полягає у створенні методів дослідження і вдосконалення обладнання та процесу утворення й руйнування термоклейового з’єднання, що забезпечує визначення конструктивних параметрів обладнання і раціональних технологічних режимів для здійснення процесу з’єднання термопластичним клейовим матеріалом. Науково-технічні результати дисертаційної роботи впроваджено в навчальний процес кафедри хімічного, полімерного і силікатного машинобудування Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», а також у ТОВ «Агросвіт» (м. Київ), що підтверджено актами впровадження.Документ Відкритий доступ Пристінні ефекти в процесах течії полімерів у каналах переробного обладнання(2016) Івіцький, Ігор Ігорович; Сокольський, Олександр Леонідович; хімічного, полімерного та силікатного машинобудування; інженерно-хімічний; Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"Документ Відкритий доступ Процес наномодифікації кераміки та прогнозування фізико-механічних властивостей нанокерамічних матеріалів(2021) Шилович, Ярослав Ігорович; Панов, Євген МиколайовичДокумент Відкритий доступ Розвиток теорії та удосконалення технологічних процесів при виробництві будівельних матеріалів у високотемпературних агрегатах(2017) Щербина, Валерій Юрійович; Панов, Євген МиколайовичДокумент Відкритий доступ Теплова ефективність футерівки обертових печей для виробництва будматеріалів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Швачко, Денис Григорович; Щербина, Валерій ЮрійовичШвачко Д.Г. Теплова ефективність футерівки обертових печей для виробництва будматеріалів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 133 «Галузеве машинобудування». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2023. Дисертаційна робота присвячена розробці методів економії палива й збільшення продуктивності обертових печей промисловості будівельних матеріалів шляхов встановлення додаткової теплової ізоляції. У роботі викладені результати теоретичних й експериментальних досліджень стосовно збільшення ефективності роботи обертових печей і методи визначення температурних і механічних напружень, що виникають у вогнетривах футерівки високотемпературної зони. Використання додаткової ізоляції в футеровці є більш ефективним способом економії енергії, ніж економія палива. Ці дані можна використовувати для оптимізації роботи теплових агрегатів. Обертові теплові агрегати барабанного типу – обертові печі, знайшли широке застосування в багатьох областях промисловості, де вони використовуються як основні пристрої в процесі обробки сировинного матеріалу. Багато печей є унікальними не тільки за розмірами, але й по складності конструкції. Крім того, багато з цих пристроїв працюють в умовах високих температур, високого тиску, агресивних середовищ і високої запиленості, що вимагає спеціальних заходів для підвищення надійності, безпеки і довговічності. Ефективність їхнього застосування в значній мірі залежить від використання ефективних і раціональних конструктивних елементів, які повинні забезпечити довгострокову й надійну роботу пічного агрегату. В першому розділі сучасний стан проблеми, зроблено критичний огляд відомих конструктивних рішень та освітлені питання про можливі варіанти підвищення теплової ефективності обертових печей для випалу будматеріалів за рахунок збільшення теплового опору футерівки (ТОФ) високотемпературної зони печі. Для дослідження можливостей збільшення ТОФ необхідно використовувати теоретичну модель, що імітує протікання теплових процесів в обертових печах. Аналіз робіт, присвячених цій проблемі показав, що у моделях не враховується вплив на тепловий режим печі зміну ТОФ у процесі зношування вогнетриву. Аналіз стану теорії й практики роботи обертових печей дозволили зробити висновок про можливості збільшення ТОФ печі шляхом зміни конфігурації вогнетриву з метою укладання в одержувані в такий спосіб комірки, між вогнетривом і корпусом печі, додаткового матеріалу з високими теплоізоляційними властивостями. Для вибору оптимальної конструкції вогнетриву необхідно мати дані про його напружено - деформований стан (НДС), що виникає при роботі печі. Аналізуючи роботи з цього питання, установлено, що методики розрахунку, які застосовуються, є недостатньо повними. В другому розділі дослідженні ефективності використання печі було встановлено, що додаткової теплоізоляції в зоні випалювання дає 4% економії тепла в навколишнє середовище через корпус. При цьому збільшується продуктивність печі, а економія палива при колишній продуктивності складає до 4 тис. тонн умовного палива в рік (для печі 5х185м), тобто 4% економії тепла по корпусу збільшує ефективність використання печі на 9.2% Приріст тепла, що відбувається в печі, пояснюється більш повним використанням палива у високотемпературних зонах, чим досягається зменшення його ентальпії в підготовчих зонах. За рахунок цього температура димових газів, що відходять із печі, зменшується, а коефіцієнт використання палива збільшується. Таким чином, проведений числовий аналіз дає можливість визначити вплив додаткової теплоізоляції на тепловий процес печі. У зв'язку з цим актуальним є питання вибору такої конструкції футерівки, що при збереженні таких властивостей як товщина, вага на погонний метр печі, хімічний склад вогнетриву мала б більш високий термоопір. В третьому розділі досліджувалося розподіл температур в футерівці, розглядався перетин печі. Досліджувались циклічність температурних полів у футерівці. На основі рівняння теплопровідності в нестаціонарній постановці враховувались швидкості обертання; підвід тепла від газового потоку; відвід тепла через корпус печі; обертання футерівки. Передача тепла до матеріалу здійснювалася: від газового потоку та прогрітої футерівки. Крім цього, матеріал постійно переміщується по внутрішній поверхні футерівки. Для моделювання роботи печі використовується нелінійне нестаціонарне рівняння теплопровідності в циліндричній системі координат. Сформульована компромісна задача, яка повинна бути розв’язана при розробленні нової конструкцій футерівки. А саме: для того, щоб підвищити тепловий опір футерівки у вогнетриві необхідно збільшити розміри комірки з теплоізоляційним матеріалом. При цьому в даній комірці, особливо по мірі зносу вогнетриву, температура підвищується і може перевищити діапазон температур при використанні реального теплоізоляційного матеріалу. Тому потрібно визначити теплоізоляційний матеріал який можливо використовувати, та геометричні розміри комірки, які в достатній мірі збільшують тепловий опір і водночас є прийнятними по температурному режиму для конкретного теплоізоляційного матеріалу. Процес моделювання термонапружень конструкцій виконується в два етапи. На першому вирішується завдання теплопровідності, а другий етап полягає у формуванні матриці жорсткості та вектора еквівалентних вузлових термосилових навантажень з урахуванням отриманого температурного поля. Після розв'язання задачі на основі отриманих значень вузлових переміщень розраховуються деформації та напруження в елементах скінченноелементної моделі. Для вирішення завдання з розрахунку температурних полів і термомеханічних напружень в корпусі обертового теплового апарату використовувалася інтегрована система VESNA, розроблена на кафедрі хімічного, полімерного та силікатного машинобудування Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Зазначена система призначена для моделювання гідродинамічних, теплових процесів та виконання розрахунків на міцність з використанням методу скінченних елементів (МСЕ). Система враховує лінійні та нелінійні деформаційні процеси просторово зв'язаних систем, що складаються з ізотропних та анізотропних матеріалів. Створення прогресивних технологій з мінімальними витратами матеріальних і енергетичних ресурсів - одна з найважливіших задач усіх галузей народного господарства, у тому числі і будівельній індустрії, до якої відноситься і виробництво будівельних матеріалів і виробів. При виборі конфігурації вогнетриву враховується, як ефективність одержуваної теплоізоляції, що зі збільшенням розміру комірок підвищується, так і конструктивна надійність вогнетриву, обумовлена величиною виникаючих у ньому термомеханічних навантажень. Створення математичної моделі напруженого стану вогнетриву дозволить визначити величини компонентів термомеханічних навантажень, що виникають у ньому при роботі печі. За числовим значенням напружень можна прогнозувати загальний стан печі, визначати ступінь «наробітку» вогнетривів у різних зонах, що сприятиме підвищенню експлуатаційної надійності теплового агрегату. В окремому випадку, спираючись на знання напружено-деформованого стану, є можливість розробки конструкції футерівки, яка є надійною в роботі, і ефективною з погляду зменшення тепловтрат у навколишнє середовище. В четвертому розділі представлено експериментальне дослідженя пов'язана з необхідністю отримати температурні поля і оцінити правильності математичної моделі й методики розрахунку температурних полів у тілі вогнетриву. Випробування проводилося в електричній нагрівальній печі. Під час випробувань піч працювала в автономному режимі. Контроль температури здійснювався за допомогою встановленої в піч термопари. Також про В висновках по работі становлено що, є актуальним дослідженням установки футерівки з фасонним вогнетривом для збільшення теплового опору футерівки й зменшення втрат тепла в навколишнє середовище. При цьому пропонується метод розрахунку корпусу, футерівки, бандажів і інших конструктивних елементів обертової печі з визначенням напруженодеформованого стану конструкції при комплексному врахуванні термосилових і інших факторів навантаження, що дозволяє окремо проаналізувати їх вплив і визначити оптимальні умови роботи. Таким чином, систематизований підхід до виявлення основних чинників впливу на енергоємність виробленої продукції та зменшення витрат природного газу на піч є актуальною задачею енергозбереження у виробництві в’яжучих матеріалів, пористих заповнювачів та ін. Наукова новизна одержаних результатів полягає у створенні наукових методик розробки і вдосконалення обертових печей, що забезпечує підвищення продуктивності та зменшення теплових затрат, можливість вибору раціональних параметрів та режимів їх роботи. Науково-технічні результати дисертаційної роботи впроваджено в навчальний процес кафедри , ХПСМ КПІ імені Ігоря Сікорського.Документ Відкритий доступ Теплоелектричний стан печей графітування Кастнера(2017) Педченко, Анатолій Юрійович; Панов, Євген Миколайович; Кафедра хімічного, полімерного та силікатного машинобудування; Науково-дослідний центр «Ресурсозберігаючі технології»; Інженерно-хімічний факультет; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»Документ Відкритий доступ Характеристики металевих пористих матеріалів: вплив на теплообмін у теплових трубах хімічно-енергетичного призначення(2017) Стрельцова, Юлія Валеріївна; Шаповал, Андрій Андрійович