Анотація до роботи:

Кнауб Л.В. Газодинамічні процеси взаємодії полідисперсних потоків у вихрових апаратах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.14.06. – Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. – Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2004.

Дисертація присвячена вирішенню важливої народногосподарської проблеми економії енергії та покращення довкілля за рахунок впровадження у технологічні процеси вихрових апаратів, які дозволяють зменшити енергоспоживання, працюють за замкнутим циклом та використовують альтернативні палива.

У дисертації викладається теорія вихрових гетерогенних потоків у процесах змішування або поділу на компоненти з аналізом зміни газодинамічних параметрів при взаємодії основного й набігаючого потоків у зонах вільного, змушеного і потенційного вихрів.

На підставі всебічного аналізу зміни газодинамічних функцій і параметрів у вихрових потоках розроблені напівпромислові й промислові примірники сепараторів, випаровувачів-змішувачів та холодильних агрегатів, які відповідають вимогам технологічних процесів термостатування, сепарування та підготовки робочих сумішей для найвигіднішого згоряння. Розроблені вихрові газодинамічні апарати менш енергоємні, металоємні, більш надійні, мають менші габарити та вартість порівняно до існуючих апаратів внаслідок відсутності в їхній конструкції рухливих вузлів та систем і працюють за замкнутим циклом, тобто мають кращі екологічні показники.

Отримані практичні результати випробувань покладені в основу розробленого методу розрахунку вихрових апаратів.

В результаті вирішення проблеми економії енергії та покращення довкілля за рахунок впровадження у технологічні процесси вихрових аппаратів, які дозволяють зменшити енергоспоживання, працюють за замкнутим циклом та на альтернативних паливах, було:

1. Розвинуто теорію вихрових газодинамічних процесів на підставі того, що:

– розроблено диференціальні зв'язки зміни енергетичних рівнів полідисперсних гетерогенних потоків з набігаючим керованим за енергетичним потенціалом, однокомпонентним потоком із заданими амплітудно-частотними параметрами для визначення найвигідніших газодинамічних функцій і раціональних геометричних розмірів вихрових сепараторів, випаровувачів-змішувачів і холодильних установок;

– вперше введено у математичну модель керованих вихрових гетерогенних процесів параметри реактора керування на вході, які визначають вільний вихор і величину пограничного шару на основі аеродинамічних коефіцієнтів складових потоку;

– вперше введено у рівняння, що описують вихрові гетерогенні потоки вібраційний критерій Рейнольдса, на основі якого визначаються траєкторії й енергія вихрового руху окремих компонентів у зоні змушених вихрів і ступінь поділу гетерогенних компонентів;

– вперше введено у загальну теорію гетерогенних вихрових потоків критерій зовнішнього збурення, який враховує опір вихрового силового поля і амплітудно-частотний енергетичний рівень.

2. Розроблено методику оцінки аеродинамічних параметрів на основі подібності натуральних компонентів, які складають гетерогенну суміш, і виготовлених по розмірах, густині і шорсткості в масштабі 43:1 моделей, на основі якої вперше складено ряд аеродинамічної подібності, необхідний при теоретичному дослідженні газодинамічних процесів вихрових сепараторів і випаровувачів-змішувачів при нестаціонарній тривимірній течії з перемінними густиною потоку, концентрацією і витратою складових несущої і несомої фракцій.

3. Розроблено принципово нові експрес-методи оцінки ступеню поділу гетерогенних потоків на складові на основі закону Бугера-Ламберта-Бера з використанням двопроменевого лазерного анемометра.

4. Удосконалено математичну модель термостатування об’ємів зі змінним внутрішнім тепловиділенням і зовнішнім змінним теплообміном за допомогою вихрового холодильника і розроблено методику оцінки змін теплових потоків для заданого енергетичного навантаження.

5. Розроблено математичні моделі оцінки дисперсності розпилювання рідких палив та якості їхнього змішування з повітрям та відпрацьованими газами двигунів для збільшення повноти згоряння на основі теорії малих відхилень.

6. Розроблено методи розрахунку газодинамічних функцій і геометричних параметрів вихрових апаратів за результатами усереднення основних аргументів, які входять у рівняння, що описують рух компонентів.

7. Спроектовано та виготовлено на основі розроблених теорій та результатів числового моделювання лабораторні, напівпромислові й промислові зразки газодинамічних вихрових сепараторів, випаровувачів-змішувачів і холодильних агрегатів. Уведено у загальну конструкцію сепаратора розроблений автором пульсатор амплітудно-частотних коливань, який дозволяє керувати траєкторіями руху компонентів через зв'язки їхніх динамічних параметрів з густиною.

8. Проведено повномасштабні випробування напівпромислових й промислових примірників газодинамічних вихрових сепараторів, випаровувачів-змішувачів і холодильних агрегатів та отримано експериментальні дані щодо результатів поділу та змішування полідисперсних гетерогенних потоків у запропонованих апаратах, які підтвердили основні теоретичні положення.

9. Наведено економічне обґрунтування доцільності розробки вихрових газодинамічних сепараторів.

Публікації автора:

1. Кнауб Л.В. Взаимодействие силовых полей двухфазного гетерогенного и набегающего потоков // Динамика систем. Сб. научн. тр. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Вып. 1. – С. 55 – 59.

2. Кнауб Л.В., Бондуровская Т.А. Аэродинамика капель топлива, составляющих гетерогенную фазу // Динамика систем. Сб. научн. тр. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Вып. 1. – С. 48 – 59.

3. Кнауб Л.В. Анализ изменения плотности дискретного потока на границе свободного вихря // Динамика систем. Сб. научн. тр. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Вып. 1. – С. 59 – 67.

4. Кнауб Л.В. Теоретические основы работы двухкомпонентного испарителя-смесителя низкосортных топлив // Динамика систем. Сб. научн. тр. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Вып. 1. – С. 67 – 72.

5. Кнауб Л.В., Верламов А.М. Анализ изменения эксплуатационных и динамических характеристик автомобиля КАМАЗ-5410 с дополнительной системой питания, работающего на низкоцетановом топливе // Динамика систем. Сб. научн. тр. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Вып. 2. – С. 27 – 33.

6. Кнауб Л.В., Абросимов В.Г. Динамические показатели автомобиля ГАЗ-24, работающего с дополнительной системой питания на низкооктановом топливе // Динамика систем. Сб. научн. тр. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Вып. 2. – С. 41 – 47.

7. Кнауб Л.В. Определение изменения газодинамических параметров при разделении гетерогенных смесей // Динамика систем. Сб. научн. тр. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Вып. 2. – С. 47 – 52.

8. Кнауб Л.В. Анализ продуктов разделения гетерогенной смеси // Динамика систем. Сб. научн. тр. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Вып. 2. – С. 52 – 57.

9. Кнауб Л.В. Взаимодействие свободного вихря и набегающего потока // Динамика систем. Сб. научн. тр. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Вып. 2. – С. 62 – 70.

10. Кнауб Л.В., Барсуков С.И., Бондуровская Т.А. Газодинамический сепаратор // Материалы межвузовской научно-практической конференции. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Часть 2. – С. 11 – 12.

11. Кнауб Л.В. Газодинамические процессы в вихревых аппаратах // Материалы межвузовской научно-практической конференции. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Часть 2. – С. 26 – 27.

12. Кнауб Л.В., Абросимов В.Г. Динамические качества легкового автомобиля, работающего на низкооктановом топливе // Материалы межвузовской научно-практической конференции. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Часть 2. – С. 27 – 28.

13. Кнауб Л.В., Верламов А.М. Динамические параметры автомобиля при работе на низкоцетановом топливе // Материалы межвузовской научно-практической конференции. – Одесса: ОИСВ. – 1995. – Часть 2. – С. 29 – 30.

14. Кнауб Л.В. Масообмін в гетерогенних вихорних потоках // Матеріали II-ї міжвузівської науково-методичної конференції. – Одеса: ОІСВ. – 1996. – С. 46 – 47.

15. Кнауб Л.В. Альтернативні палива для двигунів БТР Сухопутних військ // Матеріали II-ї міжвузівської науково-методичної конференції. – Одеса: ОІСВ. – 1996. – С. 48 – 49.

16. Кнауб Л.В. Дифузійний масообмін у вихорному ламінарному потоці // Матеріали II-ї міжвузівської науково-методичної конференції. – Одеса: ОІСВ. – 1996. – С. 50 – 52.

17. Кнауб Л.В. Турбулентна дифузія у вихорному газодинамічному сепараторі // Матеріали II-ї міжвузівської науково-методичної конференції. – Одеса: ОІСВ. – 1996. – С. 53 – 55.

18. Кнауб Л.В. Эффект бездетонационного сгорания низкооктанового топлива // Материалы научных работ. – Одесса: ОИСВ. – 1996. – С. 16 – 18.

19. Кнауб Л.В. Решение проблемы снижения токсичности отработавших газов автомобилей // Материалы научных работ. – Одесса: ОИСВ. – 1996. – С. 18 – 21.

20. Кнауб Л.В. Детонационные характеристики двигателя автомобиля «Полонез-1500» // Материалы научных работ. – Одесса: ОИСВ. – 1996. – С. 27 – 30.

21. Кнауб Л.В. Математична модель процесу змішування низькооктанового пального з відпрацьованими газами // Збірник матеріалів III-ї міжвузівської наукової конференції. Наукові та прикладні питання бойового застосування та будівництва Сухопутних військ. – Одеса: ОІСВ. – 1996. – С. 113 – 115.

22. Кнауб Л.В. Теорія малих відхилень для оцінки режимів змішування низькооктанового палива з відпрацьованими газами // Збірник матеріалів III-ї міжвузівської наукової конференції. Наукові та прикладні питання бойового застосування та будівництва Сухопутних військ. – Одеса: ОІСВ. – 1996. – С. 115 – 117.

23. Pat. №318086. 23.01.97 Separator (Warszawa) / Knaub L., Klus O., Barsukow S., Myslowski J.: 1998. – Biul. Nr 16(642).

24. Кнауб Л.В. Особливості взаємодії центральних та периферійних шарів при формуванні вимушених вихрів // Науково-технічний збірник. – Одеса: ОІСВ. – 1998. – № 4. – С. 161 – 168.

25. Кнауб Л.В. Термогазодинамічні процеси входу полідисперсного середовища у вихорний сепаратор // Науково-технічний збірник. – Одеса: ОІСВ. – 1998. – № 4. – С. 29 – 32.

26. Кнауб Л.В., Барсуков С.І. Математична модель термостатування розподільних силових шаф за допомогою вихорного ефекту // Аграрний вісник Причорномор’я. Зб. наук. пр. – Одеса: ОДСГІ. – 1999. – Вип. №3(6) . – С. 447 – 485.

27. Кнауб Л.В. Теорія малих відхилень для режимів змішування // Аграрний вісник Причорномор’я. Зб. наук. пр. – Одеса: ОДСГІ. – 1999. – Вип. №3(6) . – С. 514 – 518.

28. Кнауб Л.В. Контроль дисперсності поділу гетерогенних фаз у вихорному апараті // Вісник Херсонського Державного технологічного університету. – Херсон: ХДТУ. – 2001. – №1(10). – С. 306 – 310.

29. Кнауб Л.В. Теория смешения топлива с воздухом в вихре // Eksploatacja silnikow spalinowych. Problemy doladowania silnikow. – Szcrecin: Wydawnictwo katedry eksploatacji pojazdow samochodowych politechniki szczecinskiej. – 2001. – Zeszyt № 4. – P. 67 – 70.

30. Кнауб Л.В., Барсуков С.И. Химический потенциал, определяющий качество смесеобразования в вихревых потоках // Eksploatacja silnikow spalinowych. – Szczecin: Wydawnictwo katedry eksploatacji pojazdow samochodowych politechniki szczecinskiej. – 2001.– Zeszyt № 4. – P. 71 – 73.

31. Кнауб Л.В., Барсуков С.І. Теорія уприскування палива у малих відхиленнях // Eksploatacja silnikow spalinowych. – Szczecin: Wydawnictwo katedry eksploatacji pojazdow samochodowych politechniki szczecinskiej. – 2002.– Zeszyt № 5. – P. 35 – 49.

32. Кнауб Л.В. Газодинамічні параметри оцінки робочої суміші у додатковій вихорній системі живлення дизелів // Eksploatacja silnikow spalinowych. – Szczecin: Wydawnictwo katedry eksploatacji pojazdow samochodowych politechniki szczecinskiej. – 2002.– Zeszyt № 5. – P. 65–71.

33. Knaub L.V., Barsukov S.I., Rodkin E.A. Mixing and burn out the fore-chambers of the diesel engine // Alternative feeding of diesel engines problems of maintenance of power units. –Wroclaw: Tadeusz Kosciuszko Military Academy. – 2002. – P. 25–32.

34. Кнауб Л.В., Барсуков С.І. Інформаційне забезпечення для вирішення задач випаровування та горіння факела // Вісник Херсонського Державного технологічного університету. – Херсон: ХДТУ. – 2002. – №1(14). – С. 327 – 332.

35. Кнауб Л.В., Ніколенко О.Б. Обмеження поля інформації при оцінках локальних газодинамічних параметрів // Вісник Херсонського Державного технологічного університету. – Херсон: ХДТУ. – 2002. – №1(14). – С. 367 – 370.

36. Кнауб Л.В. Моделювання енерго- та масообміну факела з окислювачем // Вісник Херсонського Державного технологічного університету. – Херсон: ХДТУ. – 2002. – №1(14). – С. 389–394.

37. Кнауб Л.В., Анісімов В.Ф. Про повноту згоряння палива у тракторних дизелях // Вібрації в техніці та технологіях. Всеукраїнський науково-технічний журнал. – Вінниця: ВДАУ. – 2002. – №2(23). – С. 3–6.

38. Кнауб Л.В. Энергообмен вихревых потоков в дополнительных системах питания двигателей // Труды Одесского политехнического университета: Научный и производственно-практический сборник по техническим и естественным наукам. – Одесса: ОПУ. – 2002. – Вып №1(17). – С. 90–92.

39. Кнауб Л.В. Газодинамічний вихровий сепаратор // Вібрації в техніці та технологіях. Всеукраїнський науково-технічний журнал. – Вінниця: ВДАУ. – 2003. – №1(27). – С. 44–48

40. Кнауб Л.В. Теплофізичні та газодинамічні параметри, що визначають ступінь поділу гетерогенних потоків на складові // Вісник Херсонського Державного технологічного університету. – Херсон: ХДТУ. – 2003. – № 2(18). – С. 334–338

41. Кнауб Л.В., Клюс О.В., Николенко О.Б. Взаимосвязь характеристик топливоподачи и рабочего процесса вихрекамерных дизелей // Eksploatacja, silnikow spalinowych. – Szczecin: Wydawnictwo katedry eksploatacji pojazdow samochodowych politechniki szczecinskiej. – 2003. – Zeszyt № 8. – P. 13 – 20.

42. Кнауб Л.В. Газодинамические процессы в вихревых аппаратах // Монография. – Одесса: Астропринт. – 2003. – 276 с.

43. Кнауб Л.В. Экономическая целесообразность разработки и внедрения вихревых газодинамических сепараторов для очистки зерна // Економіка: проблема теорії та практики. Зб. наук. праць. – Вип. 182 в 3 т. Том ІІ. – Дніпропетровськ: ДНУ. – 2003. – С. 385 – 394

44. Кнауб Л.В. Параметри розпилювання палива основною та додатковою системами живлення дизелів // Труды Одесского политехнического университета: Научный и производственно-практический сборник по техническим и естественным наукам. – Одесса: ОПУ. – 2003. – Вып. №2(20). – С. 76 – 81

45. Кнауб Л.В. Вплив параметрів гетерогенного вихрового потоку на ступінь чистоти поділу по складових // Збірник наукових праць Одеського ордена Леніна інституту Сухопутних військ. – Одеса: ООЛІСВ. – 2003. – № 8. – С. 48 – 53.

46. Кнауб Л.В. Динамика тепловыделения при увеличении нагрузки дизеля 4Ч 9,5/11 // Труды Одесского политехнического университета: Научный и производственно-практический сборник по техническим и естественным наукам. – Одесса: ОПУ. – 2004. – Вып. №1(21). – С. 76 – 81.

47. Кнауб Л.В., Барсуков С.И., Кокошко В.С., Захаров В.І. Моделирование процесса увлажнения компонентов смеси в непрерывном потоке // Eksploatacja, silnikow spalinowych. – Szczecin: Polska Akademia nayk Oggzial w Lubline. – 2004, Zeszyt № 10. – P. 11 – 16.

48. Кнауб Л.В., Барсуков С.И., Кокошко В.С. Энергетические уровни газовых потоков в вихревых трубах при использовании парогазовых рабочих смесей // Вісник Херсонського Державного технологічного університету. – Херсон: ХДТУ. – 2004. – № 1(19). – С. 324 – 328.

49. Кнауб Л.В. Динаміка й баланс двофазного гетерогенного потоку у вихрових апаратах // Збірник наукових праць Одеського ордена Леніна інституту Сухопутних військ, – Одеса: ООЛІСВ. – 2004. – № 9. – С. 60 – 65.

50. Кнауб Л.В. Аналіз аеродинамічних параметрів складових полідисперсного гетерогенного потоку // Східно-Європейський журнал передових технологій. – Харків: Технологічний центр. – 2004. – № 3(9). – С. 65 – 67.

51. Кнауб Л.В., Барсуков С.И. Вынужденные колебания вихревых гетерогенных потоков в газодинамических сепараторах // Вібрації в техніці та технологіях // Всеукраїнський науково-технічний журнал. – Вінниця: ВДАУ. – 2004. – №3(35). – С. 47 – 53.

52. Кнауб Л.В., Барсуков С.И. Газодинамическое сепарирование полидисперсных гетерогенных смесей // Труды Одесского политехнического университета: Научный и производственно-практический сборник по техническим и естественным наукам. – Одесса: ОПУ. – 2004. – Вып. №2(22). – С. 63 – 70.

53. Кнауб Л.В. Газодинамічні параметри оцінки робочої суміші у додатковій вихровій системі живлення дизелів // Судовые энергетические установки. – Одесса: ОНМА. – 2004. – №10. – С. 24 – 28.

54. Кнауб Л.В., Барсуков С.И., Пизинцали Л.В. Акустическое сопротивление распылителя форсунки как определяющий параметр распыливания топлива // Судовые энергетические установки. – Одесса: ОНМА. – 2004.– №11. – С. 63 – 69.

55. Кнауб Л.В, Барсуков С.И., Анисимов В.Ф. Вихревые сепараторы зерна без сит // Промислова гідравліка і пневматика // Всеукраїнський науково-технічний журнал. – Вінниця: ВДАУ. – 2004. – №4 (6). – С. 93 – 99.

56. Кнауб Л.В., Барсуков С.И. Динамика вибрационного сепарирования вихревого гетерогенного потока // Вібрації в техніці та технологіях. Всеукраїнський науково-технічний журнал. – Вінниця: ВДАУ. – 2004. – №5(37). – С. 67 – 72.