Науково-технічні засади створення високоефективних промислових кріопосудів і енергозберігаючих пристроїв і технологій на їх основі
Вантажиться...
Файли
Дата
2010
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Одес. держ. акад. холоду
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.14 - Холодильна, вакуумна і компресорна техніка, системи кондиціонування.
Дисертація присвячена вперше отриманому вирішенню важливої народно-господарчої проблеми для тваринництва, кріомедицини та кріогенної техніки України - розробці методів удосконалення низькоякісних кріобіологічних (та інших) кріопосудів з теплозахистом із пакетів ЕВТІ, виготовляємих на заводах країни (і за кордоном) до теплових, вакуумних та інших характеристик, близьких до граничних розрахункових.
Запропоновано покращення характеристик кріопосудів виконати методом оптимізації їх конструктивних елементів. Виявлені значення для всього комплексу із 30 параметрів із результатів розрахункових, теоретичних і експериментальних досліджень нових особливостей тепломасообмінних багатомірних процесів в багато-елементній спряженій конструкції теплозахисту з пакетами ЕВТІ на кріопосудах за розробленими новими методиками на виготовлених установках і більше 7000 кріопосудах при температурах від 4,2 до 420 К і довготривалих (на протязі до 10 років) процесах.
Розроблені всі конструкції (більше 10) і технології (понад 10) для реалізації значень виявлених оптимізуючих параметрів, що дозволило вдосконалити кріопосуди з теплозахистом із ЕВТІ до рекордних теплових і вакуумних характеристик.
Розроблено новий конденсаційно-адсорбційний вакуумний насос-сепаратор для ефективної відкачки газових сумішей і розділення їх на окремі чисті (до 65 %) компоненти (в тому числі складної, яка утворюється в термоядерному реакторі).
Впроваджені на заводі ХЗТО розроблені вдосконалені конструкції і технології в серійне виробництво 7 типів кріобіологічних посудів (місткістю від 5 до 35 л), що дозволило довести їх характеристики до кращих від світових аналогів. Отриманий на заводі економічний ефект (більше 700 тис. крб.. в цінах 1991 р.) від покращання параметрів кріопосудів. На даний час виготовлено вже більше 160 тис. таких високоякісних кріопосудів, які експлуатуються в Україні, Росії, Фінляндії та інших країнах в тваринництві, кріомедицині, кріобіології, ракетно-космічному комплексі, дослідженнях. Від використання даних кріопосудів (замість низькоякісних) в Україні одержується щорічно до 6...8 млн. грн. економічного ефекту.
Основні результати дослідження використовуються в учбовому процесі.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. Диссертация посвящена впервые полученному решению важной народнохозяйственной проблемы для животноводства, криомедицины и криогенной техники Украины - разработке методов совершенствования низкокачественных криобиологических (и других) криососудов с теплоизоляцией из пакетов ЭВТИ, изготовляемых на заводах страны (и за рубежом), до тепловых, вакуумных и других характеристик, близких к предельным расчетным. Предложено улучшение характеристик криососудов выполнить методом оптимизации конструктивных элементов. Определены значения для всего комплекса из 30 выявленных оптимизирующих параметров из результатов исследования новых особенностей многомерных процессов тепломассопереноса в многоэлементной сопряженной теплозащитной конструкции с ЭВТИ на криососудах. Проведены исследования по завершенным теориям и разработанным оригинальным методикам (свыше 20) на изготовленных установках и более 7000 криососудах при температурах от 4,2 до 420 К и длительных (в том числе многолетних) процессах. Разработаны все конструкции (свыше 10) и технологии (более 10) для реализации значений для комплекса выявленных оптимизирующих параметров в криососудах, позволивших: устранить образование 13 установленных ухудшающих факторов и понизить теплопроводность ЭВТИ в ~9,5... 10,4 раза; повысить степень использования холода паров (с ~19 %) до максимальной (98 %) и уменьшить теплопритоки в криососудах с жидкими N2, Н2 и Не в ~1,6, ~5 и ~40 раз, соответственно; разработать новый адсорбционный вакуумный насос с увеличенным до ~60 месяцев (в ~3 раза) ресурсом поддержания оптимального вакуума (Р0 ≤ 10'3 Па) в криососуде и усовершенствовать другие конструкции и процессы. Доведены до практического применения нерабочие теории процесса вакуумирования и газоотделения материалов, а также теплового расчета криососудов путем получения дополнительных соотношений и определения по разработанным экспериментальным методикам более 15 их неизвестных параметров и зависимостей. Проведена апробация теорий и выявлено удовлетворительное (до 10... 15 %) согласие между теорией и экспериментом. Установлены с помощью развитой теории вакуумирования новые особенности физических процессов на поверхности и в структуре вакуумируемых материалов, позволивших обосновать ускоренную (в ~3 раза) технологию откачки криососудов. Разработан новый конденсационно-адсорбционный вакуумный насос- сепаратор (на базе межстенной полости криососуда и предложенной многослойной (до 100 слоев) системы из прокладок и перфорированных экранов) для откачки и разделения (при десорбции) откачанной смеси на отдельные чистые (до 65 %) компоненты. Установлена эффективность ступенчатой селективной откачки разработанным устройством (при температурах 78, 20,4 и 4,2 К) сложной модельной газовой смеси из Не, Н2, D2, N2 И других компонентов), близкой к образующейся в термоядерном реакторе, и разделения ее (с выделением D2 для возвращения в термоядерную "топку"). Выявленные характеристики нового вакуумного насоса позволяют рекомендовать его для использования, в термоядерном реакторе, для улавливания ароматических веществ и витаминов при вакуумной сушке и других энергосберегающих технологиях. Внедрены на заводе ХЗТО разработанные оптимизированные конструкции и технологии и выбранные современные наиболее эффективные материалы в производство 7 серийных криобиологических сосудов типа Х34Б, ХТ-35 и других (емкостью от 5 до 35 л), что позволило довести их тепловые характеристики до лучших в мире. Получен на заводе экономический эффект (более 700 тыс. рубл. в ценах 1991 г.) от улучшения параметров криососудов. Изготовлено к настоящему времени более 160 тыс. таких высокоэффективных криососудов, которые применяются в Украине, России, Финляндии и других странах в животноводстве, криомедицине, криобиологии, в ракетно-космическом комплексе, исследованиях. Основные результаты исследований используются в учебном процессе.
Thesis for a Doctor's degree in Engineering Sciences by specialty 05.05.14 - Refrigeration, vacuum and compressor engineering, conditioning systems. The Dissertation is devoted to a novel original solution of a problem that is of paramount importance to the national economy of Ukraine, in particular cattle breeding, cryobiology and cryoengineering. The approach proposed is concerned with the development of a set of scientifically substantiated devices and technologies applicable in designing, optimization and industrial production of cryobiological (and other) ciyovessels for which a special mechanical-aided technique of insulation with multilayer thermoinsulating packets has been developed. Such ciyovessels can be a basis for cryogenic units operating in the methane - helium interval of temperatures and thermal current, vacuum and other characteristics closely approaching the ultimate theoretical parameters. To achieve the goals formulated in the Dissertation, experimental research was performed that revealed fundamentally new regularities for complex two-dimensional adjoint heat-mass transfer exchange processes between the heat-shielding structural elements on poor-quality ciyovessels. The reasons for the low efficiency of such cryostats have been cleared up and the ways of their optimization proposed. The basic results have been implemented in full-scale production (Kharkov Plant Transport Equipment) of seven types of cryobiological 5 to 35 liter vessels with characteristics upgraded to the world-best standards. From improvement of parameters cryovessels at a factory significant income is obtained. By now the Plant has produced over 160,000 high-efficiency cryovessels that are widely used in Ukraine, the CIS countries, Hungary, Finland and others. The basic results have been used in educational programs.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. Диссертация посвящена впервые полученному решению важной народнохозяйственной проблемы для животноводства, криомедицины и криогенной техники Украины - разработке методов совершенствования низкокачественных криобиологических (и других) криососудов с теплоизоляцией из пакетов ЭВТИ, изготовляемых на заводах страны (и за рубежом), до тепловых, вакуумных и других характеристик, близких к предельным расчетным. Предложено улучшение характеристик криососудов выполнить методом оптимизации конструктивных элементов. Определены значения для всего комплекса из 30 выявленных оптимизирующих параметров из результатов исследования новых особенностей многомерных процессов тепломассопереноса в многоэлементной сопряженной теплозащитной конструкции с ЭВТИ на криососудах. Проведены исследования по завершенным теориям и разработанным оригинальным методикам (свыше 20) на изготовленных установках и более 7000 криососудах при температурах от 4,2 до 420 К и длительных (в том числе многолетних) процессах. Разработаны все конструкции (свыше 10) и технологии (более 10) для реализации значений для комплекса выявленных оптимизирующих параметров в криососудах, позволивших: устранить образование 13 установленных ухудшающих факторов и понизить теплопроводность ЭВТИ в ~9,5... 10,4 раза; повысить степень использования холода паров (с ~19 %) до максимальной (98 %) и уменьшить теплопритоки в криососудах с жидкими N2, Н2 и Не в ~1,6, ~5 и ~40 раз, соответственно; разработать новый адсорбционный вакуумный насос с увеличенным до ~60 месяцев (в ~3 раза) ресурсом поддержания оптимального вакуума (Р0 ≤ 10'3 Па) в криососуде и усовершенствовать другие конструкции и процессы. Доведены до практического применения нерабочие теории процесса вакуумирования и газоотделения материалов, а также теплового расчета криососудов путем получения дополнительных соотношений и определения по разработанным экспериментальным методикам более 15 их неизвестных параметров и зависимостей. Проведена апробация теорий и выявлено удовлетворительное (до 10... 15 %) согласие между теорией и экспериментом. Установлены с помощью развитой теории вакуумирования новые особенности физических процессов на поверхности и в структуре вакуумируемых материалов, позволивших обосновать ускоренную (в ~3 раза) технологию откачки криососудов. Разработан новый конденсационно-адсорбционный вакуумный насос- сепаратор (на базе межстенной полости криососуда и предложенной многослойной (до 100 слоев) системы из прокладок и перфорированных экранов) для откачки и разделения (при десорбции) откачанной смеси на отдельные чистые (до 65 %) компоненты. Установлена эффективность ступенчатой селективной откачки разработанным устройством (при температурах 78, 20,4 и 4,2 К) сложной модельной газовой смеси из Не, Н2, D2, N2 И других компонентов), близкой к образующейся в термоядерном реакторе, и разделения ее (с выделением D2 для возвращения в термоядерную "топку"). Выявленные характеристики нового вакуумного насоса позволяют рекомендовать его для использования, в термоядерном реакторе, для улавливания ароматических веществ и витаминов при вакуумной сушке и других энергосберегающих технологиях. Внедрены на заводе ХЗТО разработанные оптимизированные конструкции и технологии и выбранные современные наиболее эффективные материалы в производство 7 серийных криобиологических сосудов типа Х34Б, ХТ-35 и других (емкостью от 5 до 35 л), что позволило довести их тепловые характеристики до лучших в мире. Получен на заводе экономический эффект (более 700 тыс. рубл. в ценах 1991 г.) от улучшения параметров криососудов. Изготовлено к настоящему времени более 160 тыс. таких высокоэффективных криососудов, которые применяются в Украине, России, Финляндии и других странах в животноводстве, криомедицине, криобиологии, в ракетно-космическом комплексе, исследованиях. Основные результаты исследований используются в учебном процессе.
Thesis for a Doctor's degree in Engineering Sciences by specialty 05.05.14 - Refrigeration, vacuum and compressor engineering, conditioning systems. The Dissertation is devoted to a novel original solution of a problem that is of paramount importance to the national economy of Ukraine, in particular cattle breeding, cryobiology and cryoengineering. The approach proposed is concerned with the development of a set of scientifically substantiated devices and technologies applicable in designing, optimization and industrial production of cryobiological (and other) ciyovessels for which a special mechanical-aided technique of insulation with multilayer thermoinsulating packets has been developed. Such ciyovessels can be a basis for cryogenic units operating in the methane - helium interval of temperatures and thermal current, vacuum and other characteristics closely approaching the ultimate theoretical parameters. To achieve the goals formulated in the Dissertation, experimental research was performed that revealed fundamentally new regularities for complex two-dimensional adjoint heat-mass transfer exchange processes between the heat-shielding structural elements on poor-quality ciyovessels. The reasons for the low efficiency of such cryostats have been cleared up and the ways of their optimization proposed. The basic results have been implemented in full-scale production (Kharkov Plant Transport Equipment) of seven types of cryobiological 5 to 35 liter vessels with characteristics upgraded to the world-best standards. From improvement of parameters cryovessels at a factory significant income is obtained. By now the Plant has produced over 160,000 high-efficiency cryovessels that are widely used in Ukraine, the CIS countries, Hungary, Finland and others. The basic results have been used in educational programs.
Опис
Жунь, Г. Г.
Науково-технічні засади створення високоефективних промислових кріопосудів і енергозберігаючих пристроїв і технологій на їх основі [Текст] : автореф. дис. ... д-ра техн. наук : спец. 05.05.14 "Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціонування" / Жунь Георгій Григорович ; наук. консультант В. Ф. Гетманець ; Одес. держ. акад. холоду. – Одеса : ОДАХ, 2010. – 35 с.
Ключові слова
кріопосуд, теплоізоляція, пакет ЕВТІ, теплопровідність, тепло-масопереніс, вакуумування, газовідділення, криососуд, теплоизоляция, пакет ЭВТИ, теплопроводность, тепломассоперенос, вакуумирование, газоотделение, cryovessel, thermal insulation, multilayer thermoinsulation packet, heat-mass transfer, evacuation, gas separation