Анотація до роботи:

Євдокимова О. О. «Обґрунтування режимних характеристик виморожуючих установок для опріснення та очищення природної і промислової води».

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв, Одеська національна академія харчових технологій, Одеса, 2007.

Представлені результати математичного та експериментального моделювання теплофізичних властивостей та кріоскопічної різниці температур сольових розчинів, а також процесів тепло- і масообміну при блочному виморожуванні води із них в умовах природної та вимушеної конвекції. Наведені результати експериментальних досліджень полів температур і концентрацій в блочному виморожувачі, кінетики процесу сепарування, зміни хімічного складу природних і промислових вод до і після блочного виморожування. Результати узагальнення експериментальних досліджень представлені у вигляді рівнянь для розрахунку кріоскопічної різниці температур для морської води Чорного моря та промислових стоків, рівняння для розрахунку густини промислових стоків, критеріальних рівнянь для розрахунку коефіцієнтів тепло- і масовіддачі при блочному виморожуванні води із розчинів в умовах природної конвекції та при механічному перемішуванні розчину. Наведено методики розрахунку кінетичних, конструктивних та техніко-економічних параметрів блочного виморожувача та обґрунтовані режими його роботи при опріснені та очищені природних і промислових вод.

1. В роботі, на основі аналітичних і експериментальних досліджень, оптимізації та апробації експериментальних апаратів доведено, що блочні виморожувачі є перспективними для опріснення та очищення природних і промислових вод. Розроблена методика розрахунку блочних виморожувачів та обґрунтовані їх режимні характеристики.

2. Отримано експериментальні моделі кріоскопічних температур у вигляді регресійних рівнянь з урахуванням масової частки розчинних речовин у розчині для стоків виноробного підприємства в діапазоні від 0,1 до 1 % і для морської води Чорного моря від 1 до 5 %. Також отримано регресійне рівняння для розрахунку густини промислових стоків виноробного підприємства з урахуванням масової частки розчинних речовин у розчині в діапазоні від 0,1 до 1 % та температур від 0 до 15 C.

3. Встановлені кінетичні закономірності процесів тепло- і масообміну при блочному виморожуванні води із сольових розчинів на поверхні вертикальних кристалізаторів в умовах природної конвекції:

• при підвищенні початкової масової частки розчинних речовин у розчині в 2,5… 12,5 рази ступінь концентрування розчину зменшується в 1,14…1,54 рази, розчин охолоджується повільніше в 2…2,2 рази, а інтенсивність виморожування води із розчину зменшується в 1,1…1,6 рази;

• при зниженні температурного режиму роботи установки в 2 рази ступінь концентрування розчину зменшується в 1,05…1,12 рази, кінцева температура розчину - в 2,1 рази, а кінцева маса розчину - в 1,17 рази;

• при зменшенні діаметру ємності в 1,3 рази розчин охолоджується швидше і інтенсивність виморожування води із розчину зростає в 1,96 - 2,55 рази.

4. Встановлено, що в процесі блочного виморожування кольоровість і мутність, наприклад колодязної води, знизилися у 2,5 рази, жорсткість у 5 разів, лужність у 2 рази, вміст кальцію, натрію, гідрокарбонатів, хлоридів, нітратів, сульфатів у 4…7,5 рази, а нітритів у 10 разів, що підтверджує ефективність блочного виморожування для опріснення та очищення природних і промислових вод.

5. Встановлено, що масова частка розчинних речовин поблизу приграничного шару протягом першого періоду процесу в 1,6…1,7 разів перевищує масову частку розчинних речовин у розчині. Це є причиною погіршення якості опріснення розчину і вказує на необхідність інтенсифікації процесів тепло- і масообміну в блочному виморожувачі.

6. Встановлено вплив режиму перемішування на кінетичні закономірності процесів блочного виморожування води із сольових розчинів на поверхні вертикальних кристалізаторів:

в діапазоні 100 < n_міш < 660 об/хв ступінь концентрування розчину зростає в 1,4 рази, а масова частка розчинних речовин у блоці льоду зменшується в
1,5 рази, розчин швидше охолоджується і інтенсивність виморожування води із розчину підвищується в 1,4 рази;

при подальшому збільшені частоти обертів мішалки, інтенсивність процесів теплообміну зростає, а масообміну - зменшується.

7. Отримано критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі і масовіддачі при блочному виморожуванні води із сольових розчинів в умовах природної конвекції та при механічному перемішуванні розчину.

8. Розроблена інженерна методика розрахунку блочного виморожувача, яка може використовуватись для проектування промислових установок та оптимізації їх режимних характеристик.

9. Обґрунтовані раціональні режимні характеристики блочного виморожувача, а саме для блочного виморожування при природній конвекції у розчині є режим при t_хл.= - 5 С, а при перемішуванні є режим, якому відповідає
   Re_м = 2830.

10. Економічний ефект від впровадження блочного виморожувача (продуктивність - 0,25 м³ на добу за вимороженою водою, кількість робочих днів за сезон - 120) на базі відпочинку «Парус» становитиме 9000 грн., а сума економічного ефекту від впровадження блочного виморожувача (продуктивність -
    0,7 м³/год за вимороженою водою) у схему водопідготовки на підприємстві АТ Миколаївський пивзавод «Янтар» становитиме 169 тис. грн., при цьому термін окупності становитиме 2,2 роки.

Основний зміст дисертації опубліковано в роботах:

1. Евдокимова О.А. Применение метода вымораживания для водоподготовки в пищевых производствах / О.А. Евдокимова, Е.А. Коваленко // Зб. наук. пр. ОНАХТ – 2006. – Вип. 28. – Т. 1. – С. 110 – 115.

Здобувач виконала експериментальні дослідження кінетики процесів блочного виморожування води із модельних розчинів в умовах природної конвекції.

2. Евдокимова О.А. Экспериментальные исследования кинетики процессов опреснения морской воды и обезвоживания сточных вод методом блочного вымораживания / О.А. Евдокимова, Е.А. Коваленко // Зб. наук. пр. ОНАХТ – 2006. – Вип. 28. – Т. 2. – С.16 – 21.

Здобувач експериментально отримала кріоскопічні криві для морської води Чорного моря і стоків виноробного підприємства та дослідила їх фізико-хімічні показники до та після блочного виморожування.

3. Евдокимова О.А. Обобщение экспериментальных исследований процессов блочного вымораживания воды из солевых растворов в условиях механического перемешивания раствора / О.А. Евдокимова, Е.А. Коваленко // Зб. наук. пр. ОНАХТ – 2007. – Вип. 30, – Т. 1. – С.157 – 163.

Здобувач виконала експериментальні дослідження кінетики процесів блочного виморожування води із сольових розчинів та узагальнила результати досліджень.

4. Бурдо О.Г. Процессы низкотемпературного опреснения природных вод и обезвоживания промышленных стоков /О.Г. Бурдо, Е.А. Коваленко, О.А. Евдокимова // Харків: ХНТУСГ ім. Петра Василенка, 2006. – Вип. 45. – С. 108 – 114.

Здобувач виконала експериментальні дослідження температурних полів і полів концентрацій при блочному виморожуванні води із сольових розчинів

5. Коваленко О.О. Технології виморожування води із розчинів та їх роль у вирішені актуальних проблем харчових виробництв / О.О. Коваленко, О.О. Євдокимова, Л.П. Ремінна // Аграрний вісник Причорномор’я. Вип. 37. – Одеса: Імідж - Прес, 2007. – С. 134 – 137

Здобувач дослідила фізико-хімічні показники зразків водопровідної води до та після блочного виморожування.

6. Коваленко О. Кріотехнології. Можливості їх застосування у харчовій промисловості / О. Коваленко, О. Євдокимова, Л. Реміна // Харчова і переробна промисловість – 2007. – № 8 – 9. – С. 27 – 29.

Здобувач здійснила аналіз сучасних методів знешкодження промислових стоків.

7. Коваленко Е.А. Опреснение и очистка природных вод и промышленных стоков методом блочного вымораживания / Е.А. Коваленко, О.А. Евдокимова // Тези 71 наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів «Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті. – Київ, НУХТ. – Ч 2. – 2005. – С.127.

Здобувач обґрунтувала перспективи застосування блочного виморожувача для цілей опріснення та доочищення природної і промислової води.

8. Коваленко Е.А. Вымораживающие установки для водоподготовки в пищевых производствах / Е.А. Коваленко, О.А. Євдокимова // Тези доп. Міжн. наук. – практ. конф. «Харчові технології – 2005». – Одеса. 2005. – С. 25.

Здобувач здійснила літературний огляд сучасних методів опріснення.

9. Євдокимова О.О. Блочні виморожувачі для опріснення природних вод і обезвоження промислових стоків / О.О. Євдокимова, О.О. Коваленко, О.Г. Бурдо // Тези доп. Міжн. наук.-техн. конф. «Актуальні проблеми харчування: технологія та обладнання, організація і економіка» – Донецьк: ДонДУЕТ, 2005. – С. 62 – 63.

Здобувач обґрунтувала можливість використання блочних виморожувачів для опріснення природних вод і обезводнення промислових стоків.

10. Коваленко Е.А. Доочистка, обессоливание и обезвоживание солевых растворов пищевых производств методом блочного вымораживания / Е.А. Коваленко, О.А. Евдокимова, С.А. Малашевич // Тези доп. II Міжн. наук. – практ. конф. «Харчові технології – 2006». – Одеса. – 2006. – С. 75.

Здобувач отримала критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів тепло- і масовіддачі при блочному виморожуванні води із сольових розчинів в умовах природної конвекції, та розробила методику розрахунку апарату.

11. Євдокимова О.О. Інтенсифікація процесів виморожування води із сольових розчинів / О.О. Євдокимова, О.О. Коваленко // Тези 73 наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів «Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті. – Київ, НУХТ. – 2007 – С. 147.

Здобувач отримала кінетичні залежності процесів тепло- і масопереносу блочного виморожування води із сольових розчинів при механічному перемішуванні розчину.

12. Євдокимова О.О. Розробка блочного виморожувача для знесолення високомінералізованих природних вод та обезвожування промислових стоків / О.О. Євдокимова, О.О. Коваленко // Збірка доп. VI Міжн. наук. конф. асп. і студ.«Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів» – Т. 1 – Донецьк.: ДонНТУ, ДонНу, – 2007. – С. 116 – 117.

Здобувач дослідила фізико-хімічні показники зразків колодязної води до та після блочного виморожування.

13. Євдокимова О.А. Проблема дефицита пресной воды и пути ее решения с помощью холодильных технологий / О.А. Євдокимова, Е.А. Коваленко // Зб. доп. III Міжн. наук. – практ. конф. «Наукові дослідження – теорія та експеримент 2007» – Т. 8. – Полтава. – 2007. – С. 22 – 26.

Здобувач здійснила аналіз існуючих холодильних технологій для опріснення сольових розчинів.

14. Позит. рішення на заявку № u 2007 03845 Спосіб отримання прісної води шляхом виморожування / О.Г. Бурдо, О.О. Коваленко, О.О. Євдокимова, заявл. 06.04.07., опубл.