Оцінка ефективності ультразвукової кавітаційної обробки технологічних середовищ за енергетичними критеріями

Автор(и)

  • Iryna Bernyk Вінницький національний аграрний університет, м. Вінниця, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/2521-1943.2020.89.211146

Ключові слова:

технологічне середовище, ультразвукова кавітація, стадії обробки, енергія, критерії оцінки, синергетичні принципи

Анотація

В роботі здійснена оцінка енергетики кавітаційної обробки  технологічних середовищ з метою  встановлення таких параметрів, які реалізують оптимальні умови створення максимальної області передачі енергії на стадіях зародження кавітації, розвитку і сплескування бульбашок. Врахування множинного перетворення енергії ультразвукових коливань, як необхідність підвищення ефективності процесу, ґрунтувалося на поетапному визначенні якісної та кількісної картини утворення енергії в зоні контакту кавітаційного апарату і технологічного середовища та умов передачі енергії до технологічного середовища. Визначення та послідовне вираховування етапів перетворення енергії для реалізації такої ідеї використані існуючі та розроблені нові критерії оцінки методів акустичної обробки технологічних середовищ: інтенсивність, співвідношення енергій, синергетичний коефіцієнт, коефіцієнт поглинання енергії, швидкості зміни тиску у часі; хвильового опору середовища в режимах кавітації до опору початкового стану середовища та інші. Такий підхід, як процес вдосконалення існуючих або створення нових систем і технологій, являється синергетичними системами. На базі досліджень та оцінки зазначених критеріїв сформульовані синергетичні принципи вдосконалення режимів та параметрів систем “ультразвукова установка – технологічне середовище”.

Посилання

  1. Sirotyuk, M. (2008), Acoustic cavitation, Nauka, Moscow, Russia.
  2. Sirotyuk, M.G. (1969), “Cavitation strength of water”, Proceedings of the Acoustic Institute, no. 6. pp. 5–15.
  3. Rozina, E.Yu. (2005), “Sound-capillary method for determining the speed of sound in a cavitating liquid”, Acoustic Bulletin, vol. 8, no.4, pp. 51–58.
  4. Shutilov, V.A. (1980), Fundamentals of ultrasound physics, Leningrad Publishing House, Leningrad, Russia.
  5. Toegel, R., Stefan, Luther, S. and Lohse, D. (2006), “Viscosity Destabilizes Sonoluminescing Bubbles”, Phys. Rev. Lett., vol. 96, no. 11, pp.114301, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.114301
  6. Kuznetsov, G.N. and Shchekin, I.E. (1973), “Influence of viscosity on the dynamics of a closing cavity moving translationally”, Acoustics, Journal, vol. 19, no.5, pp. 724–735.
  7. Avanesov, A.M. and Kuznetsov, G.N. (1974), “Dynamics of cavitation cavity in viscous compressible medium”, Acoust, Journal, vol. 20, no. 5, pp. 657–662.
  8. Khmelev, V.N., Naked, R.N., Shalunov, A.V. and Khmelev, S.S. (2013), “Improving the efficiency of ultrasonic exposure to heterogeneous systems with a carrier liquid phase of high viscosity”, Electronic journal “South Siberian Scientific Bulletin”, no. 2, pp. 10–15.
  9. Dolinsky, A. and Ivanitskii, G. (2008), Heat and mass transfer and hydrodynamics in the vapor-liquid dispersion media, Thermal basics of discrete input pulse energy, Naukova Dumka, Kiev, Ukraine.
  10. Agranat, B.A., Dubrovin, M.N. and Khavsky, N.N. (1987), Fundamentals of physics and ultrasound technology, Higher School, Moscow, Russia.
  11. Bernyk, I. (2017), “Theoretical aspects of the formation and development of cavitation processes in technological environment”, MOTROL, Commission of Motorization and Energetics in Agriculture, vol. 19, no. 3, pp. 3–12.
  12. Luhovskyi, O.F. and Bernik, I.M. (2014), “Establishment of the main parameters of the influence of the technological environment on the working process of ultrasonic cavitation processing”, Vibrations in engineering and technology, vol. 75, no. 3, pp. 121–126.
  13. Oreshina, M.N. (2000), “Improving methods of homogenization of emulsions”, Collection of scientific works, no. 10, Voronezh, state. technologist acad., pp. 65–70.
  14. Nazarenko, I.I. (1999), Machines for the production of building materials, КNUBA, Kyiv, Ukraine.
  15. Bernyk, I., Luhovskyi, O. and Nazarenko, I. (2016), “Research staff process of interaction and technological environment in developed cavitation”, Journal of Mechanical Engineering NTUU «Kyiv Polytechnic Іnstitute», vol. 76, no. 1, pp. 12–19. https://doi.org/10.20535/2305-9001.2016.76.39735
  16. Bernyk, I. (2018), “Investigation of the processes of the acoustic apparatus with the processing technological environment power interaction”, Mechanics and Advanced Technologies, vol. 82, no. 1, pp. 72–80. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2018.82.127128
  17. Bernyk, I. (2016), “Research parameters of ultrasound processing equipment dispersed in a technological environment”, MOTROL, Commission of Motorization and Energetics in Agriculture, vol. 18, no. 3, рp. 3–13.
  18. Lyashok, A., Yakhno, O. and Luhovskyi, A. (2013), “Energy model of the ultrasonic sputtering process in a thin layer”, Motrol. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture, vol. 15, no. 5, рр. 91–97.
  19. Luhovskyi, А.F. and Chukhraev, N.V. (2007), “Ultrasonic cavitation in modern technologies”, Kyiv University, Kyiv, Ukraine.
  20. Vitenko, T.M. (2006), “Energy distribution during water activation under cavitation mixing”, Bulletin of Ternopil State Technical University, vol. 11, no. 4, pp. 214–219.
  21. Promtov, M.A. (2001), “Rotary pulsating devices: theory and practice”, Mechanical engineering, Moscow, Russia.
  22. Fedotkin, I.M. and Guly, I.S. (2000), Cavitation, cavitation technique and technology, their use in industry, JSC “GLAZ”, Kyiv, Ukraine.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-09-01

Як цитувати

[1]
I. Bernyk, «Оцінка ефективності ультразвукової кавітаційної обробки технологічних середовищ за енергетичними критеріями», Mech. Adv. Technol., вип. 2(89), Вер 2020.

Номер

№ 2(89) (2020)

Розділ

Механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Mechanics and Advanced Technologies

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.