Хмелев В.Н., Голых Р.Н., Доровских Р.С., Ильченко Е.В., Шакура В.А., Нестеров В.А. «Выявление оптимальных режимов и условий ультразвуковой коагуляции жидкодисперсных систем в импульсном режиме» XIX Всероссийский семинар "Моделирование неравновесных систем (МНС-2016)". Красноярск, 7–9 октября 2016 г., с. 119-122 (2016)

Предложен новый подход к повышению эффективности отделения взвешенных частиц в жидкости – предварительное их укрупнение (коагуляция) под воздействием ультразвуковых (УЗ) импульсных колебаний. УЗ воздействие в виде импульсов (волновых пакетов конечной длительности, меньшей периода их следования) позволяет увеличить вводимую энергию до 3-х раз, одновременно при этом поддерживая устойчивый докавитационный режим. Для выявления оптимальных параметров импульса, обеспечивающих максимальную эффективность коагуляции, разработана модель коагуляции твёрдых частиц в жидкой среде при УЗ импульсном воздействии. Модель коагуляции твёрдых частиц в жидкости под воздействием УЗ импульсов состоит из двух частей: 1) анализ формирования кавитационных зародышей для выявления оптимальных параметров импульса (интенсивность, длительность и период следования), реализующих докавитационный режим и одновременно обеспечивающих максимальное значение вводимой УЗ энергии; 2) анализ сближения и укрупнения частиц (коагуляции) для выявления эволюции их дисперсного состава с течением времени под воздействием УЗ импульсов с выявленными оптимальными параметрами. Анализ формирования кавитационных зародышей позволил проанализировать стадию зарождения кавитации (когда размер кавитационного ядра недостаточен для возникновения схлопывающего пузырька) и определить предельную интенсивность и время длительности импульса, при котором сохраняется устойчивый докавитационный режим. Согласно результатам анализа сближения и укрупнения частиц установлено, что достижимый эффект от УЗ импульсного воздействия слабо зависит от размера исходных частиц, и коагуляция в жидкости с вязкостью 1 мПа·с, ускоряется на 17–19% по сравнению с воздействием в непрерывном режиме. Однако достижимый эффект от применения импульсного воздействия тем выше, чем больше вязкость жидкости. Например, в жидкости с вязкостью 100 мПа·с коагуляция частиц при импульсном УЗ воздействии происходит до 1,5 раз эффективнее по сравнению с непрерывным воздействием. Полученные результаты могут служить основой для создания ультразвукового импульсного оборудования, реализующего эффективную коагуляцию жидкодисперсных систем.

Жилин А.А., Федоров А.В. «Описание экстракции влаги из зернистых насыпок под воздействием акусто-конвективного потока» Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии, № 1, с. 200-203 (2013)

Обобщена математическая технология, основанная на использовании уравнения диффузии записанного в цилиндрической системе координат и примененная ранее при моделировании процесса экстракции влаги из зернистого силикагеля, для случая описания осушения неошелушенного корейского риса. Определен коэффициент диффузии для неошелушенного корейского риса, что позволило воссоздать динамику распределения влаги в цилиндрической засыпке. Проведенные численные расчеты для различных значений начальной влажности удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, полученными при сушке неошелушенного риса в акусто-конвективной сушилке ИТПМ СО РАН. Качественно и количественно продемонстрирована значительная интенсификация процесса акусто-конвективной сушки по сравнению с естественной сушкой.

Рудик Ф.Я., Морозов А.А., Семилет Н.А. «Очистка и увлажнение зерна в ультразвуковом поле» Научная жизнь, № 2, с. 22-29 (2016)

При подготовке зерна к помолу оно подвергается тщательной очистке: сначала сепарированию, затем дополнительной обработке для удаления загрязнения и пыли в виде минеральных отложений, скопившихся на оболочке, бородке и бороздке зерна. При травмировании оболочки на поверхности зерна образуются продуценты микотоксинов, которые, наряду с зараженностью зерна, пораженного клопом-черепашкой, ведут к ухудшению качества муки. При подготовке зерна к помолу также изменяются технологические свойства зерна. Невысокая влажность ухудшает структурно-механические свойства эндосперма и оболочек, вследствие этого переработка такого зерна затруднена. С этой целью за счет гидротермической обработки снижается прочность эндосперма и повышается прочность оболочек. При проведении сортового помола на крупных мукомольных предприятиях технологический процесс длителен и составляет 12–48 ч. При простом помоле очистка менее тщательна, и это сказывается на качестве муки. При использовании сложных методов подготовки зерна к помолу повышаются затраты и, соответственно, себестоимость, что для мелких и средних предприятий экономически непозволительно. Технология ультразвуковой обработки зерна при подготовке зерна к помолу обладает высокой эффективностью при очистке и увлажнении зерна за счет кумулятивных и акустических микропотоков. Теоретическим анализом установлены рациональные показатели потенциальной энергии жидкости с кавитационными полостями, равной 0,84·10^–3 Дж, давление жидкости – 3,66·10⁶ Па, звуковое давление – 3,561·10⁶ Па. Расчетами установлены рабочие частоты (18 кГц) и амплитуды ультразвука (21·10^–6 м).Данные расчетов необходимы для проектирования установки ультразвуковой обработки зерна при его подготовке к помолу. Лабораторными исследованиями установлено, что время, затрачиваемое на рекомбинацию молекул воды относительно молекул белка зерна, составляет 15–30 с, а обычное, используемое на производстве – 120 мин. Наряду с этим отпадает необходимость использования емкостей для отволаживания зерна. Результаты исследования рекомендуется использовать при мелкотоннажном производстве обойной муки.

Московский М.Н., Литвинов М.А., Степанова Ю.В. «Оценка влияния акустических колебаний при бесконтактном обмолоте колосовых методом пневмоудара» Научная жизнь, № 4, с. 18-24 (2016)

Обмолот зерновых культур в современном сельскохозяйственном производстве осуществляется в молотильных аппаратах путем механического воздействия на скошенную хлебную массу методом удара и методом сдвига. Данные процессы обмолота получаются очень энергоемкими, с большой долей травмирования семян, снижающими их семенные и продовольственные качества. КПД как отношение энергии на отделение зерна от колоса ко всей энергии, расходуемой молотильным аппаратом, весьма низок. Альтернативой можно считать применение аэротехнологий, под которыми понимается воздействие на колос воздушными потоками. С этой целью проведены экспериментальные исследования, получена факторная модель процесса пневмоударного обмолота. Входные факторы ее удовлетворяют требованиям полноты и независимости. Для проведения опытов создан макет опытной установки. В качестве активатора воздушного потока применен струйный генератор акустических колебаний Гартмана. Интенсивность акустических колебаний от струйного генератора во время опыта оценивали шумомером типа Wensn, бесконтактно. Найдено положение резонатора, при котором интенсивность достигала максимального значения 135 дБ на частоте 6 кГц. Математическая обработка результатов экспериментального исследования включала статистический анализ данных, проверку значений отклика на наличие ошибок по t-критерию Стьюдента, проверку однородности дисперсии по критерию Кохрена. Максимально достигнутый показатель обмолота – 0,75, что на 15% больше, чем в неактивированном потоке (0,656). Наибольший показатель обмолота достигается при самом ближнем воздействии L=60 см до колоса, d=7,5 мм, Р=3,5 атм. Процент обмолота – 64,62%.

Хмелев В.Н., Шалунов А.В., Нестеров В.А., Галахов А.Н., Голых Р.Н. «Повышение эффективности сепарации газоочистительного оборудования за счет применения ультразвуковых колебаний» Южно-Сибирский научный вестник, № 1, с. 5-9 (2013)

Статья посвящена созданию газоочистительного оборудования для улавливания дисперсных частиц нанометрового размера. Эффективность сепарации разработанного оборудования для улавливания дисперсных частиц с начальным размером 200 нм при расходе пылегазового потока 1000 м³/час, концентрацией частиц 200 г/м³ и плотностью исходных частиц 2000 кг/м³ составляет не менее 95%. Эффективность сепарации разработанного оборудования достаточна для использования установки в промышленных условиях.

Хмелев В.Н., Голых Р.Н., Шалунов А.В., Хмелев С.С. «Повышение эффективности ультразвукового воздействия на гетерогенные системы с несущей жидкой фазой высокой вязкости» Южно-Сибирский научный вестник, № 2, с. 10-15 (2013)

Предложен подход к повышению эффективности ультразвуковой кавитационной обработки высоковязких жидких сред, основанный на обеспечении режимов ультразвукового воздействия и условий распространения ультразвуковых колебаний, обеспечивающих максимальную по размерам зону кавитации в среде. Выявление необходимых режимов и условий осуществляется на основании анализа разработанной модели распространения и поглощения ультразвуковых волн в многопузырьковой кавитирующей среде. Результаты исследований позволили разработать конструкцию специализированной технологической камеры ультразвукового проточного реактора, обеспечивающую повышение производительности обработки более чем на 50%.

Хмелев В.Н., Шалунов А.В., Нестеров В.А., Доровских Р.С., Галахов А.Н. «Экспериментальные исследования эффективности ультразвуковой сушки птичьего помета» Южно-Сибирский научный вестник, № 2, с. 154-158 (2014)

Представлены результаты экспериментальных исследований процесса сушки птичьего (куриного) помета с применением термоакустического воздействия. Полученные результаты показывают высокую эффективность и перспективность применения контактного и бесконтактного воздействия ультразвуковых колебаний совместно с нагретым сушильным агентом невысокой температуры (не более 90°C) для интенсификации процесса сушки помета.

Кузовников Ю.М., Хмелев В.Н., Цыганок С.Н. «Разрушение масляной эмульсии ультразвуковым воздействием» Научно-технический вестник Поволжья, № 5, с. 194-197 (2011)

Статья посвящена поиску решения проблемы разрушения устойчивых масляных эмульсий за счет воздействия широкополосными ультразвуковыми колебаниями вторичного излучения, формируемого кавитацией.

Буршнева С.Г., Кузнецова О.Б., Смирнова Н.В. «Применение ультразвука при стабилизации железных археологических предметов в растворе щелочного сульфита» Научно-технический вестник Поволжья, № 6, с. 66-68 (2013)

Ультразвук необходимо применять при реставрации железных археологических предметов, чтобы устранить недостатки стабилизирующей обработки в растворе щелочного сульфита. Ультразвуковой капиллярный эффект ускоряет удаление хлорид анионов и повышает полноту их удаления. Применение ультразвука в десятки раз повышает эффективность стабилизирующей обработки и сохранность экспонатов.

Хмелёв В.Н., Шалунов А.В., Голых Р.Н., Нестеров В.А. «Исследование процесса образования агрегатов субмикронных частиц под действием ультразвуковых колебаний» Научно-технический вестник Поволжья, № 6, с. 482-484 (2013)

Представлены результаты исследований, позволивших выявить режимы ультразвукового воздействия, обеспечивающие наименьшее время сближения дисперсных частиц субмикронного размера и установить наиболее вероятную форму образующихся агрегатов.

Ивкин Е.И., Козинер Ю.Д., Мельников А.В., Козинер Д.Ю. «Технология изготовления газоразрядных камер для высокочастотных плазменных энергоустановок с использованием ультразвуковых методов обработки» Научно-технический вестник Поволжья, № 3, с. 172-182 (2015)

Рассмотрена технология изготовления кварцевых газоразрядных камер для плазменных энергоустановок. Разработаны приспособления для закрепления заготовок на токарном станке. Предложена конструкция алмазного режущего инструмента. Определены режимы ультразвуковой обработки, обеспечивающие технические требования, предъявляемые к газоразрядным камерам.

Хмелев В.Н., Шалунов А.В., Доровских Р.С., Нестеров В.А., Шалунова А.В. «Исследование режимов ультразвукового воздействия для распыления различных по свойствам жидкостей» Вестник Тамбовского государственного технического университета (ТГТУ), 23, № 1, с. 111-119 (2017)

Представлены результаты экспериментальных исследований по определению среднего диаметра, среднеквадратичного отклонения диаметра формируемых капель и производительности распыления от свойств распыляемых жидкостей (вязкость и поверхностное натяжение) при различных режимах ультразвукового воздействия (амплитуда и частота).

Бойчук И.П., Перелыгин Д.Н. «Комплексные исследования акустического воздействия на газопылевой поток в вихре-акустическом диспергаторе» Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова (БГТУ), № 1, с. 155-161 (2017)

Рассмотрено движение газодисперсного потока в камере вихреакустического диспергатора. Проведено моделирование акустического воздействия на течение закрученного потока. Показано, что акустическое воздействие на течение потока приводит к его торможению. При этом течение потока в пограничном слое принимает колебательный характер. Моделирование позволило установить характер распределения акустических колебаний при использовании одиночных и последовательно расположенных генераторов акустических волн, усиливающийся эффект их торможения.

Горшкова В.М., Двуличанская Н.Н. «Влияние низкочастотного ультразвука на лидокаин и гликозаминогликаны» Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Естественные науки, № 1, с. 103-111 (2017)

Представлены результаты экспериментальных исследований воздействия низкочастотного ультразвука на лидокаин и гликозаминогликаны (гиалуроновую кислоту и гиалуронат натрия). На основании анализа инфракрасных спектров растворов указанных веществ установлено, что изменений в их структуре не произошло. Сделан вывод о том, что в лидокаине, гиалуроновой кислоте и гиалуронате натрия под действием низкочастотного ультразвука химические связи не разрушаются, и состав веществ не изменяется. Полученные результаты позволят применять низкочастотный ультразвук совместно с лидокаином, гиалуроновой кислотой и гиалуронатом натрия для создания новых медицинских технологий, например, в эстетической медицине и косметологии.