Отзыв оппонента Челышевой И.Н.

ОТЗЫВ
официального оппонента
на диссертационную работу Иванова Дмитрия Александровича
«Совершенствование перемешивающего оборудования для получения
санитарно-гигиенических изделий», представленную на соискание ученой
степени кандидата технических наук
по специальности 05.21.03 - Технология и оборудование химической
переработки биомассы дерева; химия древесины.
На отзыв представлена диссертация и автореферат. Диссертация изложена
на 156 страницах машинописного текста, состоит из «введения», пяти глав,
12 приложений, библиографического списка (111 источников),
39 таблиц,
62 рисунков.
Автореферат и опубликованные автором работы отражают основное
содержание диссертации.
Актуальность для науки и практики
В настоящее время спрос на изделия санитарно-гигиенического и бытового
назначения, как на мировых рынках, так и в России, достаточно высок и
увеличивается с каждым годом, заставляя производителей уделять больше
внимания
сокращения
вопросам
повышения
технологических
и
качества
иных
выпускаемой
издержек.
В
продукции
настоящее
и
время
применяемые в целлюлозно-бумажной промышленности перемешивающие
аппараты обладают неудовлетворительной удельной производительностью
процессов перемешивания и низким качеством получаемого целевого
продукта. В них не удаётся достичь высокоэффективного использования
подводимой
энергии,
энергозатратам
при
что
приводит
эксплуатации,
себестоимости выпускаемой продукции.
и,
к
как
неоправданно
следствие,
значительным
к
повышению
По этой причине не вызывает сомнений актуальность рецензируемой
работы,
связанная
с
разработкой
принципиально
новых
конструкций
перемешивающих аппаратов путем профилирования элементов корпуса,
позволяющих существенно снизить потребление энергии при получении
санитарно-гигиенических изделий.
Основные научные результаты и их значимость для науки и
производства
В первой главе выполнен обширный анализ рынка санитарногигиенических видов бумаги, показаны тенденции его развития. Представлены
общие требования, предъявляемые к санитарно-гигиеническим изделиям
и
описана технология их получения. На основе обзора литературы произведена
оценка
теоретических
и
экспериментальных
исследований
в
области
перемешивания жидких сред. Выполнен анализ влияния основных элементов
конструкций аппаратов на процесс перемешивания. Рассмотрены вопросы,
связанные с особенностями перемешивания волокнистых целлюлозных
суспензий в бассейнах различного технологического назначения целлюлознобумажного производства.
В заключительной части первой главы сделаны выводы о целесообразности
изучения процессов перемешивания волокнистых полуфабрикатов в аппаратах
с профилированными элементами корпуса и применением перемешивающего
органа в виде ротора геликоидального типа.
Сформулированы цель и задачи работы.
Во
второй
главе
предложена
методика
создания
аппаратов
с
профилированными элементами корпуса, основанная на построении и графоаналитическом анализе эпюр осевых скоростей движения потока жидкости.
Для аналитического описания гидродинамических процессов разработана
физическая модель движения рабочей жидкости в проточной полости аппарата
профилированной формы.
В
третьей
главе
приведены
лабораторных установок,
характеристики
и
исследований
технологических
работы
используемых диссертантом для проведения
экспериментальных исследований. Автор приводит
реализации
принцип
по
параметров
изучению
описание методик
влияния
профилированного
конструктивных
корпуса
аппарата
и
на
гидродинамику потоков жидкости в проточной полости с применением
измерительно-вычислительного
методического
обеспечения
гидрофильных
свойств
энергопотребления
комплекса.
по
Далее
определению
работе
суть
физико-механических
санитарно-гигиенической
при
изложена
перемешивающих
бумаги,
аппаратов
а
и
также
различной
конструкции. В заключительной части этой главы автор излагает сведения о
планировании экспериментальных исследований.
В
четвертой
главе
представлены
результаты
экспериментальных
исследований абсолютной скорости течения жидкости и трёх её составляющих;
разрушающего усилия и впитывающей способности полученных бумажных
отливок; критерия мощности при работе аппарата профилированной формы.
Установлено, что применение аппарата профилированной формы с
установленной верхней направляющей вставкой приводит к росту осевой
составляющей абсолютной скорости до 35%, что позволяет достичь требуемого
качества бумаги при продолжительности перемешивания от 10 до 20 минут и
частоте вращения ротора примерно от 400 до 500 об/мин.
Кроме этого, применение аппарата профилированной формы с ротором
геликоидального типа (РГТ-270) и верхней направляющей вставкой (угол
установки
лопаток
α
=
0°),
позволяет
снизить
удельные
затраты
электроэнергии, критерий мощности, в этом случае, составляет КN ᴝ 3,1.
Результаты исследований аппроксимированы математическими выражениями.
Улучшение механической прочности и впитывающей способности бумаги
подтверждается
фотоснимками,
полученными
автором,
для
структур
различного композиционного состава при перемешивании в различных по
конструктивному исполнению аппаратах.
Пятая,
заключительная,
глава
посвящена
выполнению
расчетов
характеристик, определяющих диспергированный режим течения волокнистой
массы в перемешивающих аппаратах различной конструкции. Используя
полученные
данные,
автором
было
установлено,
что
применение
перемешивающего аппарата профилированной формы позволяет снизить
потребление электроэнергии на 40 %.
В условиях, способствующих снижению энергетических затрат, были
определены оптимальные технологические режимы работы предлагаемого
перемешивающего аппарата для получения заданных физико-механических
показателей получаемой продукции.
Так, рекомендуется
следующий
оптимальный режим для разрушающего усилия: c = 0,1 %; τ = 19,6 мин; n
= 407,4 об/мин; для капиллярной впитываемости: c = 0,1 %; τ = 18,2 мин;
n = 393,2 об/мин.
Кроме этого, в данной главе приведена, разработанная автором, методика
инженерного построения корпуса аппарата профилированной формы. Также
выполнена
оценка
экономической
эффективности
применения
перемешивающего аппарата профилированной формы. Указано, что снижение
удельного расхода электроэнергии дает условно-годовую экономию в размере
345 тыс. руб., при сроке окупаемости разработанного перемешивающего
оборудования 3,3 года.
Достоверность полученных диссертантом результатов подтверждается
применением современных математических методов анализа, результатами
выполненных
экспериментальных
исследований,
воспроизводимостью
экспериментальных результатов.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
o произведена разработка теоретических основ построения профилированных
корпусов емкостных аппаратов для повышения эффективности процесса
перемешивания рабочих жидкостей в проточной полости;
o посредством
выполнены
использования
компьютерного
гидродинамические
исследования
моделирования
проточной
впервые
полости
профилированного перемешивающего аппарата;
o экспериментально доказана потенциальная возможность увеличения степени
циркуляции
потока
посредством
возрастания
осевой
составляющей
абсолютной скорости на 35 % в перемешивающем аппарате профилированной
формы по сравнению с аппаратом цилиндрической конструкции;
o достоверно установлено снижение расхода электроэнергии на 40 % при
подготовке волокнистой суспензии в перемешивающем аппарате новой
конструкции по сравнению с оборудованием, используемым в ЦБП.
Практическое значение работы заключается в том, что разработана новая
конструкция
перемешивающего
аппарата
для
подготовки
композиции
бумажной массы, защищенная патентом на изобретение РФ. Предложена
методика инженерного расчета основных параметров принципиально нового
емкостного аппарата, а также разработаны рекомендации по его применению
для производства санитарно-гигиенических изделий.
Основные результаты работы Иванова Д.А. представлены и обсуждены на
Международной научно-практической конференции «Наука и современность»
(Новосибирск, 2011г.);
Всероссийских научно-практических конференциях:
«Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (Красноярск, 2010,
2011, 2012 гг,), «Лесной и химический комплексы – проблемы и решения»
(Красноярск, 2012, 2013 гг.). По диссертации имеются 15 опубликованных
работ, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Рекомендации по использованию результатов и выводов диссертации
Новые научные и практические результаты, полученные диссертантом,
можно рекомендовать к внедрению при проектировании и создании
оборудования для перемешивания волокнистых суспензий на предприятиях
целлюлозно-бумажной
промышленности.
Считаю
целесообразным
продолжение работ в области создания и совершенствования перемешивающих
аппаратов с профилированными элементами корпуса, исследование их
характеристик в более широком диапазоне варьируемых параметров.
В частности, представляет большой интерес проведение исследований на
укрупненных полупромышленных установках, предназначенных для опытных
производств санитарно-гигиенических и бытовых видов бумаги.
Общие замечания
1. Рецензируемая работа неоправданно перегружена эпюрами скоростей,
которые, без потери информативности, вполне можно было вынести в
приложения.
2. Эмпирические выражения (4.1) - (4.8) не могут быть применены к
перемешивающим аппаратам с другими геометрическими размерами.
3. Не выявлен вклад влияния конструктивных и технологических
параметров
разработанного
перемешивающего
аппарата
на
степень
перемешивания в количественном выражении.
4. Не понятно, почему экспериментальные исследования ограничены
верхним пределом частоты вращения перемешивающего устройства равным
500 об/мин.
Сделанные замечания не снижают положительную оценку представленной
на отзыв диссертационный работы.