Анотація до роботи:

Фрумін В.М. Науково-практичні основи інтенсифікації процесів тепломасообміну у виробництві кальцинованої соди. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – Процеси та обладнання хімічної технології – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, Харків, 2002 р.

В дисертації на підставі виконаних експериментальних і теоретичних досліджень у дослідних, дослідно-промислових та промислових умовах виявлено шляхи інтенсифікації процесів тепломасообміну, виконано математичний опис сорбції газів і конденсації парогазових сумішей у вертикальних трубчастих плівко-тонкошарових апаратах, а також у прямому контакті з рідиною на тарільчастих контактних елементах, десорбції газів із рідини в апаратах з перехрестнотечійними контактними елементами великої перфорації та при термічній обробці порошкових матеріалів у імпульсно-псевдозрідженному шарі у вертикальному апараті з зануреною поверхнею теплообміну. Розроблені та створені нові конструкції тепломасообмінних апаратів інтенсивної дії і технологічні установки. Впровадження нових конструкцій апаратів і технологічних установок дозволило стабілізувати технологічний режим у виробництві кальцинованої соди, збільшити продуктивність карбонізаційних і дистиляційних колон на 25-30%, зменшити витрати теплоти та видаткові коефіцієнти.

У дисертації наведено нові вирішення задачі інтенсифікації процесів тепломасообміну при сорбції газів у двофазних системах. Завдяки проведеним випробуванням нових апаратів в дослідних, дослідно-промислових і промислових умовах і виконаним на їхній основі теоретичним і конструктивним розробкам ціль роботи досягнута, а саме:

1. Встановлені нові закономірності і виконано математичний опис процесів сорбції газів і конденсації парогазових сумішей при плівково - тонкошаровому русі фаз на фіксованій поверхні їх розподілу у вертикальних трубчастих апаратах.

2. Удосконалені математичні моделі гідродинаміки, тепло- і масообміну на перехрестнотечійних контактних елементах великої перфорації при десорбції газів, ускладненій спінюванням рідини.

3. Розроблені принципово нова технологічна схема та установка для проведення процесу конденсації парогазової суміші при прямому контакті цієї суміші з циркулюючою флегмою, що утворилася в результаті конденсації. Визначено оптимальні технологічні і конструктивні параметри та виконано математичний опис цього процесу.

4. На основі вивчення гідродинаміки і тепломасообміну виконано математичний опис процесів термічної обробки порошкових матеріалів у імпульсно-псевдозрідженному шарі при одночасній десорбції газів у вертикальному апараті з зануреною поверхнею теплообміну.

5. Проведені на основі виконаного в даній роботі математичного опису процесів сорбції аміаку і диоксиду вуглецю розрахунки дозволили розробити та створити нові конструкції апаратів і установок, які були впроваджені автором у виробництвах кальцинованої соди України, Росії та Польщі.

Публікації автора:

Статті в наукових виданнях

1.Фрумин В.М. Исследование теплопередачи и гидравлического сопротивления в теплообменнике с плотным трубным пучком // Химическое и нефтяное машиностроение. - Москва. - 1980. - № 2 - С.19-20.

2.Фрумин В.М. Тепло- и массообмен в конденсаторе дистилляции содового производства // Химическая промышленность. - Москва.- 1980.- № 6. - С.369-371.

3.Фрумин В.М., Цейтлин М.А., Стефановская Н.Е., Чайка В.П., Турчин В.А. Расчет потери напора и коэффициента теплоотдачи в спиральном канале пленочного конденсатора // Химическая промышленность. - Москва .- 1981. - № 7. - С.427-428.

Автору належить метод проведення досліджень і розрахунку гідравлічного опору спірального каналу.

4.Фрумин В.М., Цейтлин М.А., Стефановская Н.Е. Абсорбция аммиака и двуокиси углерода в пленочном абсорбере (применительно к содовому производству) //Химическая промышленность. - Москва. - 1982. - № 5. - С.304-306.

Автору належить математична постановка задач, методи розрахунку і окремі чисельні результати.

5.Фрумин В.М. Создание конструкции и расчет конденсатора дистилляции содового производства // Труды Государственного научно - исследовательского и проектного института основной химии.-Харьков: НИОХИМ.- 1983.- Т.58.- С.40-44.

6.Фрумин В.М. Исследование эффективности работы пленочно-тонкослойного холодильника для аммонизированного рассола // Химическое и нефтяное машиностроение. - Москва. - 1984. - № 10. - С.29-30.

7.Цейтлин М.А., Фрумин В.М. Расчет процесса одновременной абсорбции аммиака и диоксида углерода в содовом производстве // Химическая промышленность.- Москва. - 1984. - № 7. - С.424-426.

Автору належить постановка задачі та окремі чисельні результати при визначенні кінетичних характеристик процесу.

8.Фрумин В.М., Ицков Ф.Э., Письмен Л.М. Определение скорости движения восходящей пленки жидкости // Труды Государственного научно-исследовательского и проектного института основной химии.- Харьков:НИОХИМ.- 1985.- Т.61.- С.40-43.

Автору належить постановка задачі та визначення напрямку ії рішення.

9.Фрумин В.М., Матушкин М.П., Иваньчиков В.Н. Математическое описание сорбции аммиака и диоксида углерода в вертикально трубчатых теплообменных аппаратах // Труды Государственного научно-исследовательского и проектного института основной химии. - Харьков: НИОХИМ. - 1998. - Т.71. - С.69-74.

Автору належить метод розрахунку процесу конденсації парогазової суміші з одночасною абсорбцією аміаку і диоксиду вуглецю.

10.Фрумин В.М., Иваньчиков В.Н. Методика расчета степени утилизации теплоты парогазовой смеси, отходящей из аппаратов дистилляции //Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. - 2000. – Вып. 82. – С.5-7.

Автору належить метод визначення оптимального ступеня утилізації теплоти в конденсаторі дистиляції.

11.Фрумин В.М. Гидродинамика противоточных тарелок крупной перфорации в десорберах содового производства // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.- Харьков: ХГПУ.- 2000.- Вып.83.-С.44-45.

12.Титов В.М., Фрумин В.М., Шапорев В.П. Исследование процессов разложения хлорида аммония карбонатом кальция // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 2000. – Вып.95. - С.142-149.

Автору належить ідея до здійснення процесу розкладання хлориду амонію в апараті колонного типу та отримані дані випробувань дослідної установки.

13.Фрумин В.М., Гут В.М., Бурштейн В.М., Бурин В.Л. Исследование теплообмена в импульсно-псевдоожиженном слое дисперсных материалов // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып.117. - С.48-52.

Автору належить метод визначення інтенсивності процесу теплообміну в залежності від параметрів пульсації.

14.Фрумин В.М. Десорбция аммиака в дистиллере содового производства // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып.118. - С.41-42.

15.Фрумин В.М. Теплообмен в пленочном вертикально трубчатом конденсаторе дистилляции // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.- Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып.128. - С.130-133.

16.Фрумин В.М., Бурштейн В.М., Бурин В.Л., Гут В.М. Методика расчета степени превращения гидрокарбоната натрия в секционированном кальцинаторе с импульсно-псевдоожиженным слоем // Вестник Национального технического университета «ХПИ». - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2001. - № 14. - С.259-263.

Автору належить математична постановка задачі визначення ступеня перетворення гідрокарбонату натрію в процесі кальцинації.

17.Фрумин В.М., Пасичниченко Ю.Д. Исследование гидродинамики перекрестноточных контактных элементов // Вестник Национального технического университета «ХПИ». - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2001. - № 15. - С.168-171.

Автором на підставі випробувань на дослідному стенді визначені гідродинамічні характеристики перехреснотечійних контактних елементів.

18.Фрумин В.М., Бурин В.Л., Гут В.М., Бурштейн В.М. Методика расчета параметров секционированных теплообменных аппаратов с импульсно-псевдоожиженным слоем и погружным теплообменником // Труды Государственного научно-исследовательского и проектного института основной химии. - Харьков: НИОХИМ. - 2001. - Т.72. - С.79-85.

Автору належить метод розрахунку кінетичних характеристик при імпульсному псевдо зрідженні шару порошкових матеріалів.

19.Фрумин В.М., Бурштейн В.М., Иваньчиков В.Н. Гидродинамика контактных элементов крупной перфорации с продувкой переливов // Вопросы химии и химической технологии. - Днепропетровск: УГХТУ. - 2002. - № 1. - С.109-111.

Автору належить теоретичне обґрунтування і математичний опис гідродинаміки контактних елементів із продувкою переливів.

20.Фрумин В.М., Бурштейн В.М. Конденсация парогазовой смеси в пленочнотонкослойном аппарате // Вопросы химии и химической технологии. - Днепропетровск: УГХТУ. - 2002. - № 2. - С. 103-106.

Автору належить теоретичне обґрунтування конструкції і кінетичних характеристик процесу.

21.Фрумин В.М. Технологический режим работы дистилляционной колонны в производстве кальцинированной соды // Вестник Национального технического университета «ХПИ».- Харьков: НТУ «ХПИ».- 2002.- № 3.- С.221-224.

22.Гут В.М., Фрумин В.М., Бурин В.Л., Бурштейн В.М. Термообработка мелкодисперсного сыпучего материала в аппарате с импульсно - псевдоожиженным слоем// Вестник Национального технического университета «ХПИ».- Харьков: НТУ «ХПИ».- 2002.- № 6, Т.1.- С. 79-84.

Автору належать методи розрахунку кінетичних характеристик та моделювання процесу термообробки.

Авторські свідоцтва на винаходи

23.А.с. 521002 СССР, МКИ B 01 J 1/00. Карбонизационная колонна / Г.А.Ткач, Э.К.Беляев, И.Д.Зайцев, В.Д.Смоляк, В.М.Фрузин, Н.А.Цейтлин, Н.С.Старчиков (СССР) - № 1708599/26. Заявл. 21.10.71. Опубл. 15.07.76. Бюл. № 26.- 4 с.

Автор запропонував конструкцію конусної перегородки між тарілками абсорбційної зони.

24.А.с. 997760 CCCР, МКИ B 01 D53/18. Тепломассообменный аппарат / В.М.Фрумин, Г.А.Ткач (СССР) - № 3342133/23-26. Заявл. 22.09.81. Опубл. 23.02.83. Бюл. № 7. - 4 с.

Автор запропонував конструкцію розподільчого пристрою подачі рідини та відводу газу.

25.А.с. 1225592 СССР, МКИ В 01D 3/32. Карбонизационная колонна / В.М.Фрумин, Г.А.Ткач, В.М.Задорский, В.В.Звонарев (СССР) - № 3817122/23-26. Заявл. 27.11.84; Опубл. 23.04.86.- Бюл. № 15.- 3 с.

Автору належить рішення з конструкції теплообмінних елементів.

26.А.с. 1704328 СССР, МКИ В 01D 53/18. Колонна для тепломассообмена в системах газ (пар) – жидкость / М.П.Матушкин, В.М.Фрумин, В.Н.Иваньчиков, С.И.Якушко, Г.Н.Ворошилов, Ю.Д.Пасичниченко (СССР) - № 4246141/26. Заявл. 19.05.87. - 5 с.

Автор запропонував конструкцію додаткових патрубків для введення газу (пари) і виконав їхні розрахунки.

27.А.с. 1553164 СССР, МКИ В 01 D 1/22. Пленочный конденсатор / М.П.Матушкин, В.М.Фрумин (СССР) - № 4447620/24-06. Заявл. 23.06.88. Опубл. 30.03.90. Бюл. № 12. - 4 с.

Автору належать конструктивні рішення і розрахунки камери наддуву.

28.А.с. 1721015 СССР МКИ C 01 D 7/18. Способ получения кальцинированной соды / В.М.Фрумин (СССР) - № 4728622/26. Заявл. 9.08.89. Опубл. 23.03.92. Бюл. № 11. - 4 с.

29.А.с. 1824376 СССР, МКИ С 01 D 7/18. Способ охлаждения СО₂- содержащего газа для карбонизации в содовом производстве / В.М.Фрумин, В.Н.Иваньчиков, В.В.Львов, В.Т.Колесниченко, В.А.Турчин (СССР) - № 4826117/26. Заявл. 28.02.90. Опубл. 30.06.93. Бюл. № 24. – 3 с.

Автору належить ідея використання технологічних рідин при охолодженні у прямому контакті газу для карбонізації.

Патенти на винаходи

30.Пат. 27796 Україна, МКІ C OI D 7/12. Спосіб кальцинації гідрокарбонату натрію / В.Л.Бурін, В.М.Бурштейн, В.М.Гут, І.Д.Зайцев, В.М.Фрумін (Україна). - № 93040328. Заявл. 04.02.93. Опубл. 16.10.2000. Бюл. № 5. - 2 с.

Автор запропонував разом з Буріним В.Л. подавати на кальцинацію у вертикальний апарат зріджений СО₂ – газ в обсязі 20-40 % від обсягу газу кальцинації.

31.Пат. 45368 Україна, МКІ В 01 D 3/06. Дистиляційна колона фільтрової рідини виробництва соди / В.М.Фрумін, В.І.Молчанов, О.Ф.Зозуля (Україна).- № 97062878. Заявл. 18.06.97. Опубл. 15.04.02. Бюл. № 4. - 2 с.

Автору належать розрахунки відношення вільного перетину до загального перетину колони.