AGRIS - 

2020

Акбулатов, Эдхам Шукриевич | Любяшкин, Алексей Викторович | Павлов, Игорь Николаевич | Марченко, Роман Александрович | Алашкевич, Юрий Давыдович

A special issue of the journal "Chemistry of Plant Raw Materials" is published on the occasion of the 90th anniversary of the Siberian State Technological University and the 60th anniversary of the Siberian State Aerospace University named after Academician M.F. Reshetnev. In 2016, the Reference University was created in Krasnoyarsk – Siberian State University of Science and Technology, by combining these two largest higher educational institutions.The review article presents a brief historical reference, the main directions of pedagogical and scientific activity of the Department of Machines and Apparatus of Industrial Technologies. The main directions and prospects of work created on the basis of the department of scientific laboratory "Deep processing of plant raw materials" related to solving problems of deep complex processing of vegetal raw materials are presented. | Специальный выпуск журнала «Химия растительного сырья» издается по случаю 90-летия Сибирского государственного технологического университета и 60-летия Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнёва. В 2016 году в г. Красноярске был создан Опорный университет – ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева» путем объединения этих двух крупнейших высших учебных заведений.В статье представлены краткая историческая справка, основные направления педагогической и научной деятельности кафедры машин и аппаратов промышленных технологий. Представлены основные направления и перспективы работы созданной на базе кафедры научной лаборатории «Глубокой переработки растительного сырья», связанные с решением проблем глубокой комплексной переработки растительного сырья.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Войнов, Николай Александрович | Земцов, Денис Андреевич | Богаткова, Анастасия Викторовна | Дерягина, Нина Владимировна

The heat exchange in a diabatic column was investigated during the rectification of an ethanol-water mixture, in which partial condensation of rising vapors on the surface of vertical heat exchange tubes installed vertically along the height of the installation was carried out, as well as the evaporation of intermediate condensate on the surface of horizontal plates.Based on the review of diabatic columns, it is shown that they can reduce the cost of conducting the rectification process.Heat-exchange devices placed on trays of rectification units are considered and ways to intensify heat transfer in them are proposed.It has been established that the most efficient heat removal in heat exchangers of diabatic columns is achieved when using a film flow of a coolant on a heat transfer surface.Heat transfer in a diabatic column is investigated during gravitational flow of surfaces of heat exchange tubes, as well as when organizing an ascending and descending co-current film flow, both in the case of heating and boiling of the coolant.To intensify heat transfer in the coolant film, a helical artificial roughness was installed on the surface of the pipes, made in the form of a wire spiral tightly mounted on the heat transfer surface.The geometric parameters of the helical roughness, such as the distance between the turns of the spiral and the height of the wire, which have the greatest influence on the intensity of heat transfer, have been established.Dependences for determining the value of the heat transfer coefficient are presented and an estimate of the value of the specific heat flux in the diabatic column is given. | Исследовался теплообмен в диабатической колонне при ректификации смеси этанол-вода, в которой осуществлялась частичная конденсация восходящих паров на поверхности теплообменных труб, установленных вертикально по высоте установки, а также испарение промежуточного конденсата на поверхности горизонтальных пластин.На основании проведенного обзора диабатических колонн показано, что они позволяют снизить затраты на ведение процесса ректификации.Рассмотрены теплообменные устройства, размещенные на тарелках ректификационных установок, и предложены пути по интенсификации теплообмена в них.Установлено, что наиболее эффективный теплосъем в теплообменниках диабатических колонн достигается при использовании пленочного течения теплоносителя на теплопередающей поверхности.Исследована теплоотдача в диабатической колонне при гравитационном стекании пленки по поверхности теплообменных труб, а также при организации восходящего и нисходящего прямоточного пленочного течения, как в случае нагревания, так и кипения теплоносителя.Для интенсификации теплоотдачи в пленке теплоносителя на поверхности труб устанавливалась винтовая искусственная шероховатость, выполненная в виде проволочной спирали, плотно установленной на теплопередающей поверхности. Определены геометрические параметры винтовой шероховатости, такие как расстояние между витками спирали и высота проволоки, оказывающие наибольшее влияние на интенсивность теплообмена.Представлены зависимости для определения величины коэффициента теплоотдачи и дана оценка величины удельного теплового потока в диабатической колонне.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Богаткова, Анастасия Викторовна | Фролов, Александр Сергеевич | Земцов, Денис Андреевич | Жукова, Ольга Петровна | Войнов, Николай Александрович

The results of experimental studies of hydrodynamics and mass exchange at vortex stages in bubbling mode are presented, as well as data of numerical simulation by finite element method using models of k-ε This made it possible to establish the presence of circulation movement of liquid at the stage, to determine profiles of phase speeds, to obtain the value of initial speed of gas phase movement, at which coordination of experimental and design values of liquid speed is observed. The design method shows the effect of the cylindrical partition installed between the swirler and the stage wall on the fluid velocity profile and its distribution in the working volume. It is proposed to use the obtained results of numerical modeling when designing multi-element stages to provide the required hydrodynamics on it.New vortex contact devices with annular channels, having lower hydraulic resistance compared to tangential devices and providing a developed interfacial surface, stable without fluctuations, operation of the stage at high gas and liquid flow rates, have been investigated.Data are presented for determination of hydraulic resistance of vortex stage, value of interfacial surface, coefficients of mass output and efficiency in investigated range of loads of liquid and gas L/G = 10-150.Designs of vortex contact stages for industrial brew column have been developed. Contact devices with ring channels allow to bring dissipation of energy in a gas phase in the bubbling and ring mode to 5 W/kg, to increase an interphase surface to 2000 m-1 and to reach the size of superficial coefficient of a massotdacha about (0.5-0.8)·10-3 of m/s. | Представлены результаты экспериментальных исследований гидродинамики и массообмена на вихревых ступенях в режиме барботажа, а также данные численного моделирования методом конечных элементов с использованием моделей k-ε турбулентности и пузырькового течения. Это позволило установить наличие циркуляционного движения жидкости на ступени, определить профили скоростей фаз, получить величину начальной скорости движения газовой фазы, при которой наблюдается согласование экспериментальных и расчетных значений скорости жидкости. Расчетным путем показано влияние цилиндрической перегородки, установленной между завихрителем и стенкой ступени на профиль скорости жидкости и ее распределение в рабочем объеме. Предложено использовать полученные результаты численного моделирования при конструировании многоэлементных ступеней для обеспечения на ней требуемой гидродинамики.Исследованы новые вихревые контактные устройства с кольцевыми каналами, обладающие меньшим гидравлическим сопротивлением в сравнении с тангенциальными устройствами и обеспечивающие развитую межфазную поверхность, стабильную, без флуктуаций, работу ступени при высоких расходах газа и жидкости.Представлены данные для определения гидравлического сопротивления вихревой ступени, величины межфазной поверхности, коэффициентов массоотдачи и эффективности в исследуемом диапазоне нагрузок жидкости и газа L/G = 10–150.Разработаны конструкции вихревых контактных ступеней для промышленной бражной колонны. Контактные устройства с кольцевыми каналами позволяют довести диссипацию энергии в газовой фазе в барботажно-кольцевом режиме до 5 Вт/кг, увеличить межфазную поверхность до 2000 м-1 и достигнуть величины поверхностного коэффициента массотдачи порядка (0.5–0.8)×10-3 м/с.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Кустов, Александр Владимирович | Корнев, Владимир Михайлович | Алашкевич, Юрий Давыдович

The article deals with the issue of studying the hydraulic resistance of vortex contact stages for rectification equipment used for separation of alcohol-containing solutions obtained on the basis of hydrolysate of vegetable raw materials. Based on the conducted research, the dependences for determining the hydraulic resistance coefficient for axial and tangential swirlers are obtained. It is shown how the design parameters affect the change in the coefficient of hydraulic resistance. Hydraulic resistance is an important hydrodynamic characteristic of contact stages, which characterizes the energy consumption of the gas flow for the mass transfer process and determines the scope of its application in practice. Knowledge of the amount of hydraulic losses in the device is also necessary when calculating the schemes of technological strapping of the device. Currently, there are numerous data on the study of regularities in the domestic and foreign literature. | В статье рассматривается вопрос исследования гидравлического сопротивления вихревых контактных ступеней для ректификационного оборудования, применяемого для разделения спиртосодержащих растворов, полученных на основе гидролизата растительного сырья. На основе проведенных исследований получены зависимости для определения коэффициента гидравлического сопротивления для осевых и тангенциальных завихрителей. Показано, как влияют конструктивные параметры на изменение коэффициента гидравлического сопротивления. Гидравлическое сопротивление является важной гидродинамической характеристикой контактных ступеней, которая характеризует затраты энергии газового потока на проведение процесса массообмена и обусловливает область его применения на практике. Знание величины гидравлических потерь в аппарате необходимо также при расчете схем технологической обвязки аппарата. В настоящее время в отечественной и зарубежной литературе имеются многочисленные данные по исследованию закономерностей изменения гидравлического сопротивления вихревых аппаратов от режимных и конструктивных параметров, с различными типами завихрителей. Результаты экспериментальных исследований гидравлического сопротивления вихревых аппаратов с тангенциальными завихрителями показывают, что гидравлические закономерности в этих аппаратах аналогичны закономерностям в аппарате с осевыми завихрителями. Так, коэффициенты гидравлического сопротивления сухих аппаратов автомодельны по расходу газовой фазы.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Акбулатов, Эдхам Шукриевич | Любяшкин, Алексей Викторович | Павлов, Игорь Николаевич | Марченко, Роман Александрович | Алашкевич, Юрий Давыдович

A special issue of the journal "Chemistry of Plant Raw Materials" is published on the occasion of the 90th anniversary of the Siberian State Technological University and the 60th anniversary of the Siberian State Aerospace University named after Academician M.F. Reshetnev. In 2016, the Reference University was created in Krasnoyarsk – Siberian State University of Science and Technology, by combining these two largest higher educational institutions. The review article presents a brief historical reference, the main directions of pedagogical and scientific activity of the Department of Machines and Apparatus of Industrial Technologies. The main directions and prospects of work created on the basis of the department of scientific laboratory "Deep processing of plant raw materials" related to solving problems of deep complex processing of vegetal raw materials are presented. | Специальный выпуск журнала «Химия растительного сырья» издается по случаю 90-летия Сибирского государственного технологического университета и 60-летия Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнёва. В 2016 году в г. Красноярске был создан Опорный университет – ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева» путем объединения этих двух крупнейших высших учебных заведений. В статье представлены краткая историческая справка, основные направления педагогической и научной деятельности кафедры машин и аппаратов промышленных технологий. Представлены основные направления и перспективы работы созданной на базе кафедры научной лаборатории «Глубокой переработки растительного сырья», связанные с решением проблем глубокой комплексной переработки растительного сырья.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Богаткова, Анастасия Викторовна | Фролов, Александр Сергеевич | Земцов, Денис Андреевич | Жукова, Ольга Петровна | Войнов, Николай Александрович

Представлены результаты экспериментальных исследований гидродинамики и массообмена на вихревых ступенях в режиме барботажа, а также данные численного моделирования методом конечных элементов с использованием моделей k-ε турбулентности и пузырькового течения. Это позволило установить наличие циркуляционного движения жидкости на ступени, определить профили скоростей фаз, получить величину начальной скорости движения газовой фазы, при которой наблюдается согласование экспериментальных и расчетных значений скорости жидкости. Расчетным путем показано влияние цилиндрической перегородки, установленной между завихрителем и стенкой ступени на профиль скорости жидкости и ее распределение в рабочем объеме. Предложено использовать полученные результаты численного моделирования при конструировании многоэлементных ступеней для обеспечения на ней требуемой гидродинамики. Исследованы новые вихревые контактные устройства с кольцевыми каналами, обладающие меньшим гидравлическим сопротивлением в сравнении с тангенциальными устройствами и обеспечивающие развитую межфазную поверхность, стабильную, без флуктуаций, работу ступени при высоких расходах газа и жидкости. Представлены данные для определения гидравлического сопротивления вихревой ступени, величины межфазной поверхности, коэффициентов массоотдачи и эффективности в исследуемом диапазоне нагрузок жидкости и газа L/G = 10–150. Разработаны конструкции вихревых контактных ступеней для промышленной бражной колонны. Контактные устройства с кольцевыми каналами позволяют довести диссипацию энергии в газовой фазе в барботажно-кольцевом режиме до 5 Вт/кг, увеличить межфазную поверхность до 2000 м-1 и достигнуть величины поверхностного коэффициента массотдачи порядка (0.5–0.8)×10-3 м/с. | The results of experimental studies of hydrodynamics and mass exchange at vortex stages in bubbling mode are presented, as well as data of numerical simulation by finite element method using models of k-ε This made it possible to establish the presence of circulation movement of liquid at the stage, to determine profiles of phase speeds, to obtain the value of initial speed of gas phase movement, at which coordination of experimental and design values of liquid speed is observed. The design method shows the effect of the cylindrical partition installed between the swirler and the stage wall on the fluid velocity profile and its distribution in the working volume. It is proposed to use the obtained results of numerical modeling when designing multi-element stages to provide the required hydrodynamics on it. New vortex contact devices with annular channels, having lower hydraulic resistance compared to tangential devices and providing a developed interfacial surface, stable without fluctuations, operation of the stage at high gas and liquid flow rates, have been investigated. Data are presented for determination of hydraulic resistance of vortex stage, value of interfacial surface, coefficients of mass output and efficiency in investigated range of loads of liquid and gas L/G = 10-150. Designs of vortex contact stages for industrial brew column have been developed. Contact devices with ring channels allow to bring dissipation of energy in a gas phase in the bubbling and ring mode to 5 W/kg, to increase an interphase surface to 2000 m-1 and to reach the size of superficial coefficient of a massotdacha about (0.5-0.8)·10-3 of m/s.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Войнов, Николай Александрович | Земцов, Денис Андреевич | Богаткова, Анастасия Викторовна | Дерягина, Нина Владимировна

Исследовался теплообмен в диабатической колонне при ректификации смеси этанол-вода, в которой осуществлялась частичная конденсация восходящих паров на поверхности теплообменных труб, установленных вертикально по высоте установки, а также испарение промежуточного конденсата на поверхности горизонтальных пластин. На основании проведенного обзора диабатических колонн показано, что они позволяют снизить затраты на ведение процесса ректификации. Рассмотрены теплообменные устройства, размещенные на тарелках ректификационных установок, и предложены пути по интенсификации теплообмена в них. Установлено, что наиболее эффективный теплосъем в теплообменниках диабатических колонн достигается при использовании пленочного течения теплоносителя на теплопередающей поверхности. Исследована теплоотдача в диабатической колонне при гравитационном стекании пленки по поверхности теплообменных труб, а также при организации восходящего и нисходящего прямоточного пленочного течения, как в случае нагревания, так и кипения теплоносителя. Для интенсификации теплоотдачи в пленке теплоносителя на поверхности труб устанавливалась винтовая искусственная шероховатость, выполненная в виде проволочной спирали, плотно установленной на теплопередающей поверхности. Определены геометрические параметры винтовой шероховатости, такие как расстояние между витками спирали и высота проволоки, оказывающие наибольшее влияние на интенсивность теплообмена. Представлены зависимости для определения величины коэффициента теплоотдачи и дана оценка величины удельного теплового потока в диабатической колонне. | The heat exchange in a diabatic column was investigated during the rectification of an ethanol-water mixture, in which partial condensation of rising vapors on the surface of vertical heat exchange tubes installed vertically along the height of the installation was carried out, as well as the evaporation of intermediate condensate on the surface of horizontal plates. Based on the review of diabatic columns, it is shown that they can reduce the cost of conducting the rectification process. Heat-exchange devices placed on trays of rectification units are considered and ways to intensify heat transfer in them are proposed. It has been established that the most efficient heat removal in heat exchangers of diabatic columns is achieved when using a film flow of a coolant on a heat transfer surface. Heat transfer in a diabatic column is investigated during gravitational flow of surfaces of heat exchange tubes, as well as when organizing an ascending and descending co-current film flow, both in the case of heating and boiling of the coolant. To intensify heat transfer in the coolant film, a helical artificial roughness was installed on the surface of the pipes, made in the form of a wire spiral tightly mounted on the heat transfer surface. The geometric parameters of the helical roughness, such as the distance between the turns of the spiral and the height of the wire, which have the greatest influence on the intensity of heat transfer, have been established. Dependences for determining the value of the heat transfer coefficient are presented and an estimate of the value of the specific heat flux in the diabatic column is given.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation