ГіДРОДИНАМіКА ФЕРМЕНТЕРУ З БАГАТОВАЛОВОЮ МіШАЛКОЮ Текст научной статьи по специальности «Математика»

УДК 663.1

DOI: 10.15587/2313-8416.2016.69451

Г1ДРОДИНАМ1КА ФЕРМЕНТЕРУ З БАГАТОВАЛОВОЮ М1ШАЛКОЮ

© Д. М. Закоморний, М. Г. Кутовий, С. I. Костик, В. М. Поводзинський, В. Ю. Шибецький

Дана стаття присвячена комп'ютерному моделюванню гiдродинамiчноi обстановки в ферментерi з од-новаловим i багатоваловим перемШуючим пристроями. На пiдставi проведених до^джень вдалося встановити особливостi утворення воронки. Було проведено порiвняльний аналiз гiдродинамiки потоюв рiдини, що виникають в об 'eмi за рахунок використання перемiшуючих пристрогв ргзномантних конс-трукцш. Запропоновано новiтня конструкцiя багатовалового ферментеру, в якому унеможливлено ви-никнення вортексно'1 воронки

Ключовi слова: гiдродинамiка, гомогенiзацiя, перемшуючий пристрш, багатовалова мшалка, ферментер, бiологiчний агент, напруження зсуву

This article focuses on computer modeling of the hydrodynamic conditions in the fermenter with one-shaft and many-shafts mixing devices. On the basis of the research the features of formation of the vortex was found. Comparative analysis of hydrodynamic fluid flows that arising in volume by the usage of mixing devices of various designs was conducted. A modern design of many-shafts fermenter with avoidance of origin of vortex was made

Keywords: hydrodynamics, homogenization, mixing device, many-shafts mixer, fermenter, biological agent, shear stress

1. Вступ

Розвиток виробництва типових продукпв бю-технологи - мжробно! бюмаси, оргашчних кислот, виробництво амшокислот та активних фармацевтич-них iнгpедiентiв (АФ1) для фармацевтично! промис-ловосп орieнтовано на експлуатацш бюлопчних агентв (БА) рiзного фенотипу[1, 2].

Невщ'емним компонентом бютехнолопчних виробництв е стадш культивування БА в ферментерах рiзноманiтного конструкцшного оформлення та масштабу. Як правило вибiр конструкци ферментеру обумовлений специфжою БА та продуктивною ви-робництва.

Фармацевтична бютехнолопя, особливо та И частина, що обумовлена отриманням АФ1 у вщповвд-носп з вимогами Належно! виробничо! практики [3] на етат «бютехнолот: ферментацiя/культивування клiтин та «класична» ферментацiя для виготовлення АФ1» формуе для конструкторiв обладнання специфь чш вимоги до розробки та експлуатаци ферментерiв.

Серед БА - продуценпв бiологiчно активних речовин та бюмаси першi мiсця за популярнiстю займають мiкроорганiзми. Як правило, культивування БА в аеробних умовах обмежуеться штенсив-нiстю процесiв масопередачi лiмiтуючих субстратiв, серед яких найбiльш проблемним е кисень, i це обумовлюе вимоги до конструювання ферментерiв з високими швидкостями масопередачi кисню на рiв-нi 3-7 кг/м3тод [2].

Сучасне виробництво рекомбiнантних бiлкiв, вакцин тощо орiентоване на використання клггин тварин та людини, i в цьому випадку потрiбно враху-вати таш фенотипiчнi особливостi БА, як формування одно або багатошарово! клгшнно! структури на пове-рхнi носив - адгезивна структура та юнування су-спензiйних структур у виглядi окремих клiтин та ба-гатоклиинних кластерiв. Основним фактором, що

повинен постшно прийматись як критична умова у техтчному завдант на проектування ферментер1в е р1вень зр1зових сусиль (зусилля зр1зу). Промислове культивування клггин пбридом, клгган СНО та ш-ших клгшнних культур суттево ускладнюеться не-можливютю присутносп в культуральному середо-вищ1 штенсивних потоков газорщинно! дисперси та бульбашок аерацшно! фази [4, 5].

2. Л^ературний огляд та постановка про-блеми щодо визначення принцитв конструювання ферментерiв

Практично, весь спектр способ1в оформлення процеав промислового культивування БА для отри-мання АФ1 базуеться на оргашзаци штучно створе-них in vitro умов зовшшнього оточення для отриман-ня максимально! шлькосп метаболтв при максимально повнш експлуатаци генетичного потенщалу продуценпв бюмаси i БАР.

Ферментери представляють собою найбшьш вдалий варiант конструкцiйного оформлення бютехнолопчних процеав, в яких процес перемшування направлений на гомогешзащю поживного середови-ща та забезпечення транспорту розчинених у рвдкш фазi компоненпв живлення. Вибiр, моделювання, розрахунок та конструювання фермеш^в е задачею бшнженерп, якою переймаються шженери-кон-структори та технологи для реалiзацil процеав бю-синтезу.

Конструювання бютехнолопчно! апаратури враховуе тип системи, в якш проходять метаболiчнi процеси. Однозначно сформована позищя про те, що культивування реалiзуеться у складнiй рiдкiй гетеро-геннiй системi, у як1й присутш, як правило, 3-4 фази, що роздшеш фазовою поверхнею:

- рщка фаза - вода у якш розчинеш (дисперго-ванi) компоненти поживного середовища;

- квазгтверда фаза - клттини бюлопчних агента;

- газова фаза, що представлена аеруючим пов!т-рям (двоокисом вуглецю) та газовими метаболтами;

- тверда фаза, фаза, що знаходиться в процеа розчинення (суспенз!я буферно! речовини) або представлена шертною структурою - носш для !ммобш-заци клгтин [4, 5].

Суттевою складовою процесу культивування, що ускладнюе розробку конструкци ферментер1в е постш-на змша умов оточення БА, що обумовлена накопичен-ням бюмаси, синтезом метаболтв, падшням концент-рацп субстрапв, зменшенням об'ему культурального середовища. Один з небагатьох параметрш, що мало змшюеться або шдтримуеться - температура.

Невщ'емною компонентою культивування Б А е процес перемшування, вщ штенсивносп якого зале-жить ствввдношення м1ж турбулентною та молекуляр-ною дифуз1ею 1 це обумовлюе швидюсть транспорту поживних речовин до активних центр1в БА. Масштаб турбулентних пульсацш суттево впливае на змши пове-рхн масопередач1 (процес дробшня) 1 альтернативного явища - коалесценцш. Теор1я турбулентноси в проце-сах перемшування дозволяе оцшити масштаб та штен-сивнкть турбулентност! У вадповадносп з теор1ею !зот-ропно! турбулентноси Колмогорова культуральш рвди-ни, що мають значну в'язк1сть потребують перемшу-вання, розм1р якого (розм1р турбулентних пульсацш) ствпадае з розм1ром клгтин або клттинних кластеров (при культивуванн! еукарютичних клгтин) [6].

Ця вимога до розм1ру турбулентних пульсацш обумовлена тим, що для штенсифжацп бюсинтезу великомасштабш пульсацп малоефективн! зважаючи на !х специф1ку, яка полягае у тому що шар рщини, що прилягае до плоско! поверхш, 1 обертаеться (мь шалка) або контактуе з стшкою апарата (нерухома конструкщя) настшьки прилягае до не!, що рухаеться разом !з мшалкою або залишаеться нерухомим у ви-падку пристшно! поверхш. Внаслвдок молекулярних зв'язшв цей шар захоплюе за собою наступний 1 т. д. Оск1льки нижнш шар прилягае до нерухомо! поверх-ш, його швидшсть дор1внюе нулю. Таким чином, в р1диш виникае шаруватий рух з град1ентом розподшу швидкостей. Внаслщок ди м1жмолекулярних зв'язшв м1ж р1зними рухомими шарами рщини виникають сили в'язкосп або внутр1шнього тертя. Ц сили ви-значають р1вень зр1зових сусиль (зусилля зр1зу) що можуть ушкоджувати БА. Перел1чеш специф1чн1 фа-ктори умов культивування визначають сучасн тен-денци у конструюванш ферментер1в [4].

Одним з можливих напрям1в створення ефек-тивних конструкцш з керованими г1дродинам1чними параметрами е розробка ферментер1в з багатоваловими !мпелерами, що генерують м1лкомасштабн1 пульсацп у достатньо обмеженш зот, а для гомогетзацп (розпо-всюдження отриманого ефекту) використовуеться система циркуляцп, наприклад, ерл1фтн1 контури.

Суттевою особливютю конструювання та екс-плуатацп ферментер1в е врахування ексклюзивносп бютехнолопчних процеав, що ставить шд сумшв можливють створення ушверсальних реактор1в для широкого спектру титв культивування БА. Практично вс ввдом! ферментери представлен! конструкция-

ми, що базуються на теорп та практиц! роботи х!м!ч-них реактор!в, ! в основному обладнання представле-не вертикальними реакторами з введенням в них ене-рг!! р!зними способами [7]:

- компремованим газом;

- мехашчним перем!шуючим пристроем;

- потоком рщини.

Серед ферментер!в в!домих конструкцш тра-диц!йними е реактори з вертикальним коакс!альним розташуванням валу мшалки. Досв!д експлуатац!! шдтверджуе перспективн!сть тако! конструкц!!, але ферментери великих об'ем!в не забезпечують вимоги конструктор!в та експлуатацшнишв стосовно в!брос-т!йкост!, зважаючи на консольшсть вал!в. Ще одшею вадою даного конструкц!йного р!шення е формуван-ня вортексно! воронки при неможливосп викорис-тання в!дб!йних перегородок в емал!рованих та ш-ших реакторах з внутршшм покриттям [8].

Претендуючи на можлив!сть розробки конструкц!!' ферментера з некоакаальним розташуванням валу ми прийшли к створенню багатовалово! конс-трукцп вертикального реактора. Дане техшчне рь шення дозволить уникнути хибного впливу на кль тинн! оболонки БА надм!рних енерг!й зр!зових зу-силь, що виникають не при ударнш д!! механ!чно! конструкц!!', як це описують в деяких джерелах шфо-рмац!!, а при терт! взаемодшчих фаз. Сформована концепц!я потребуе дослщжень г!дродинам!ки модел! багатовалового ферментеру.

Як правило дослщження г!дродинам!ки в ферментерах з механчними перемшуючими пристроями мае своею метою визначення базово! залежност! у вигляд! критер!ального р!вняння Ейлера:

Ей = /(рт,Яе,Г,Г2,...).

Отримана !нформац!я про тип мшалки, при !снуючих параметрах середовища, в подальшому використовуеться для розрахунку !нтенсивност! про-цес!в масопередач!. Суттевим елементом досл!дження г!дродинам!кп е визначення характеру руху р!дини або газодисперсно! сум!ш!. Визначення ! анал!з поля швидкостей рвдкофазних потоюв е шляхом для отримання важел!в керування процесами культивування [8].

Швидшсть потоку р!дини ! турбулентн!сть ви-м!рюеться в р!зних по сво!м в'язк!стним ! дисперс-ним властивостям середовищах ! широкому д!апазон! вим!рювання цих величин (наприклад для швидкосп в!д Ь10-4 до 1^104 м/с). Складшсть таких вим!рювань у культуральних середовищах ! також значний штер-вал вим!рювання величин призвели до створення велико! кшькосп нестандартних метод!в та прилад!в, що ускладнюе !х правильний виб!р нав!ть для конк-ретних умов ! задач [9-11].

Прилади для вим!рювання швидкост! потоку можна класиф!кувати по р!зним ознакам ! !х умовно можна роздшити на два типи: контактн! (зондов!) ! безконтактн!. Контактн! методи вим!рювання швидкост! ! турбулентност! найбшьш розроблен! ! особливо часто використовуються в експериментальних досл!дженнях. Контактними методами поле швидкостей можна вим!ряти трьома способами: зондуванням ! скануванням потоку, а також за допомогою компле-

ксного вимiрювання. Взаемоди можуть бути пдроди-намiчними, термодинамiчними, магштопдродинамь чними i електрогiдродинамiчними.

Динамiчнi методи вимiрюють локальну швид-кiсть несучого середовища, кiнематичнi - швидк1сть дискретного середовища (мпок).

Безконтактнi методи в основному оптичш. Без-контактнi методи вишрювання поля швидкостей в рщинному потощ базуеться на способi мiчення малого об'ему рщини i за допомогою ввдповвдних вимрюва-льних засобiв простереться рух малого об'ему (мп-ки). Хоча для контролю мiток можуть бути викорис-танi рiзноманiтнi способи, практично застосовуються тшьки оптичнi, що забезпечують максимальну прос-торову роздшьну здатнiсть. Крiм того оптичнi методи володють високою часовою роздiльною здатшстю, !х результати не залежать ввд параметрiв середовища i в потощ вщсутт будь-як1 датчики (зонди). Останне ду-же важливе при вивчення багатофазних i дабномасш-табних потоков. Застосовуються наступнi оптичнi методи: шнематичш (фотографiчнi i фотоелектричнi) i допплерiвськi локаци. Методи вiзуалiзацil, що викори-стовуються для вимiрювання швидкосп i турбулент-ностi потоку можна роздiлити на двi основнi групи: трасованi мiкрочастками i трасованi дискретними мш-рочастками. Так як швидкють трасованих мiкрочасток часто вiдрiзняеться ввд густини рiвновеликого !й об'ему несучо! рщини, то величина i напрямок вектору швидкостi мiтки (частинки) не вщповщае величинi i напрямку вектора швидкосп середовища.

Використання прилад1в для вимiрювання швид-костi потошв рвдини та газу дозволяе достатньо адекватно оцiнити пдродинамчну картину в ферментера але постiйна змiна реологи щд час культивування не дозволяе визнати отримат результати, як однозначш.

3. Матерiали та методи дослвджеммя пдро-димамши в ферментерi з обертовими багатоваль-ними перемшуючими пристроями

Проведення дослщжень гiдродинамiки було реалiзоване на установцi (рис. 1), що оснащена одно-валовим перемшуючим пристроем та на установцi (рис. 2) з двоваловим перемiшуючим пристроем.

Експериментальна установка складаеться з ректора 1 об'емом 3 лира, закршленого за допомогою системи кршлення 2 до штативу 3. Над реактором на монтажнш площини 4 встановлений електропривщ постiйного струму 5, оснащений 3-х стутнчастим регулятором швидкосп, що дозволяе змшювати число оберпв валiв перемiшуючого пристрою. Частота обертання вiдкритих турбiнних мiшалок 6 зчитуеться за допомогою цифрового лазерного тахометра з ште-рфейсом иТ-372. За допомогою мiкрокомпресора 7 у барботер 8 подаеться газова сумш (повиря), що за-безпечуе штенсифшащю процесу.

Вали перемiшуючого пристрою 9 з'еднуеться з електроприводом 2 за допомогою патрошв 10. Двi вщкрип турбiннi мiшалки 6 встановленi на шнцях валiв. Кришка реактора 11 оснащена штуцерами: 12 -для введення валу перемшуючого пристрою; 13 -для введення електрода рН-метра; 14 - для введення титранта-шдикатора.

Рис. 1. Схема експериментально! установки: 1 - реактор; 2 - штатив; 3 - система кршлення реактора зi штативом; 4 - вщкрита турбшна мшалка; 5 - цилшдричний зразок з кристалопдрату сiрчанокислого алюмшю; 6 - тримач; 7 - фланець; 8 - електропривщ постiйного струму; 9 - барботер; 10 - мжрокомпресор; 11 - електрод рН-метра; КП-1 - цифровий лазерний тахометр з штерфейсом иТ-372; КП-2 - вторинний прилад РН-метра; КП-3 - регулятор частоти обертiв валiв перемшуючого пристрою

Рис. 2. Схема експериментально! установки: 1 - реактор; 2 - система кршлення реактора зi штативом; 3 - штатив; 4 - монтажна площина для кршлення електроприводу; 5 - електропривщ постшного струму; 6 - в^рита турбшна мiшалка; 7 - мжрокомпресор; 8 - барботер; 9 - вали перемшуючих пристро!в; 10 - патрон електроприводу; 11 - кришка реактора; 12 - штуцер для введення валу перемшуючого пристрою; 13 - штуцер електроду рН-метра; 14 - штуцер для введення тлранта-шджатора; КП-1 - цифровий лазерний тахометр з штерфейсом ОТ-372; КП-2 - вторинний прилад РН-метра; КП-3 - регулятор частоти обертав валш перемшуючого пристрою

4. Обговорення результат дослiдження ri-дродинамiки

4. 1. Обговорення результат дослщження ri-дродинамiки в ферментерi з одноваловою мiшалкою

Математичне моделювання процесу перемь шування, що представлене у вигляд1 потоюв рвдини, яю формуються перемшуючим пристроем (ввдкри-тою турбшною мшалкою) потребуе створення 3D модел об'екта (рис. 3). Для забезпечення адекватнос-п модел1 платформи ANSYS пвд номером один ви-значений об'ем рщини, що обертаеться навколо поз-довжньо1 ос симетрп ферментеру, позиц1я 2 визна-чена як стацюнарна.

Рис. 3. 3D модель об'екта з одноваловою мшалкою

Обидва об'еми задаються як рвдина i розбива-ються на сукупшсть юнцевих елеменпв за допомогою вбудованого модуля "Mesh". Взаемодiя поверхонь об'екпв, як1 контактують визначена як «заморожена», тобто швидюсть на поверхш одного елемента за величиною i напрямом, в кожнiй конкретнiй точщ, дор1внюе швидкостi на поверхнi шшого. Зовнiшня поверхня ста-цiонарного об'ему, що дотикаеться до стшок, описана як нерухома. Для зменшення юлькосп iтерацiй розра-хунк1в розглядаеться лише половина об'ему ферментеру, причому площини, що утворилися внаслвдок цього допущення приймаються такими, що перюдично обер-таються (для обох об'ем1в). Поверхня, утворена в мiсцi контакту мшалки з рухомим об'емом р1дко! фази визначена як нерухома, в свою чергу поверхня валу, що знаходиться в стацiонарному об'емi прийнята рухомою. Стацiонарний об'ем розбитий на два: об'ем рщини i об'ем повiтря, що знаходиться над ним.

Також визначена швидюсть обертання рухо-мого об'ему рщко! фази та валу в стацюнарному об'ему Зазначенi початковi умови i умови проведения розрахунк1в (рiшення модел^. Рiшення моделi дае можливiсть оцшити поля швидкостей рвдини при робот перемiшуючого пристрою.

На рис. 4 представлеш вектори швидкостi потоюв рвдини, як1 виникають пвд дiею обертового руху перемiшуючого пристрою. Вони сформован у вигля-дi юльцев^ радiальнi i тангенцiйних потоков, внасль док дп яких ввдбуваеться утворення вортексно! воронки. А при подальшому збiльшеннi числа обертiв зб№шуеться iнтенсивнiсть потокiв, що призводить до збшьшення глибини воронки по ос У (рис. 5).

Г1Щ1

Рис. 4. Вектори швидкосп потоков рвдини

_(п=570 об/хв)_

Рис. 5. Модель геометрп воронки отримана на платформ! ANSYS (n=570 об/хв)

4. 2. Обговорення результата дослiдження ri-дродинамши в ферментерi з двоваловою тшалкою

Наступним кроком наших дослщжень було створення ферментеру в якому будуть ввдсутш вади пов'язаш з утворенням вортексно1 воронки. Таким техшчним ршенням може бути конструкщя, з дею-лькома мшалками, що обертаються в зустр1чних на-прямках. Нами було проведено дослвдження пдроди-нам1чно1 обстановки на пшотнш установщ та отри-маш результати побудовано1 математично1 модели

Математичне моделювання процесу перемь шування буде в1др1знятися наявшстю двох об'ем1в, що обертаеться в зустр1чних напрямках з однаковою швидк1стю (рис. 6). Ус 1нш1 припущення викладеш вище залишаються незмшними.

Рис. 6. 3D модель об'екта з двоваловою мшалкою

На рис. 7 представлен вектори швидкосп потошв рвдини, як виникають пвд дiею обертового руху двовалового перемiшуючого пристрою. Модель дае адекватну ввдповвдь на те, що вортексна воронка, в цш ситуаци, носить принципово iнший характер нiж у випадку одновалового перемiшуючого пристрою.

Water.Velocity in Stn Frame

O.OOOe+OOO [m sA-1]

IWI

Hil

Рис. 7. Вектори швидкосп потошв р1дини (n=570 об/хв)

Water Volume Fraction Plane 1

1000e+000

0 050

б

Рис. 8. Модель геометрп воронки отримана на платформi ANSYS (п=570 об/хв): а - площина, в яшй розмiщують вали мiшалок; б - площина, в якш розмiщуеться воронка

Вюь воронки пвд дiею зустрiчних потошв рь дини змiщуеться з поздовжньо! осi ферментера на

величину ексцентриситету i розмiщуеться в площинi перпендикулярнш до площини розмiщення валiв обох мшалок (на мiсцi набiгання зустрiчних поток1в) (рис. 8).

5. Висновки

Проведенi дослвдження i зроблена порiвняльна оцiнка двох конструкцш ферментерiв, що вiдрiзня-ються шльшстю перемiшуючих пристро!в.

Одноваловi ферментери при ввдсутносп вiдби-вних перегородок формують вортексну воронку, що не дозволяе забезпечувати сталiсть гiдродинамiчних параметрiв ферментеру i тим самим необхiдну штен-сивнiсть масопередачi. Для удосконалення конструк-ци процес перемiшування здiйснюеться вертикаль-ним багатоваловим багатоярусним перемiшуючим пристроем. Ця конструкцiя ферментеру дозволяе рiв-номiрно гомогенiзувати середовище, утворити додат-ковi зони турбулiзацil культурально! рвдини тим самим iнтенсифiкувати масопередачу компонентiв поживного середовища, що призводить до пвдвищення продуктивностi ферментеру.

Математичне моделювання процесу перемь шування дозволило отримати модель геометрп воронки на платформi ANSYS, яка адекватна результатам натурних дослiджень.

Лггература

1. Кафаров, В. В. Моделирование биохимических реакторов [Текст] / В. В. Кафаров, А. Ю. Винаров, Л. С. Гордеев. - М.: Лесная промышленность, 1979. - 344 с.

2. Виестур, У. Э. Системы ферментации [Текст] / У. Э. Виестур, А. М. Кузнецов, В. В. Савенков. - Рига: Зи-натне, 1988. - 368 с.

3. Настанова СТ-Н МОЗУ 42-4.0:2015 «Лжарсью засоби. Належна виробнича практика» [Текст]. - Мшстер-ство охорони здоров'я Украши, 2015.

4. Казенин, Д. А. Гидродинамика, массообмен и энергозатраты в полостных аппаратах с мешалкой [Текст] / Д. А. Казенин, И. В. Чепура, И. А. Петров, В. А. Жаворонков // Теоретические основы хим. технологии. - 2008. -Т. 42, № 2. - С. 128-134.

5. Сергеев, В. А. Культуры клеток в ветеринарии и биотехнологии [Текст] / В. А. Сергеев, Ю. А. Собко. - Киев: Урожай, 1990. - 152 с.

6. Колмогоров, А. Н. Локальная структура турбулентности в несжимаемой вязкой жидкости при очень больших числах Рейнольдса [Текст] / А. Н. Колмогоров // Докл. АН СССР. - 1941. - Т. 30, № 4. - С. 299-303.

7. Костик, С. I. Математичне моделювання пдроди-намши перемшуючого пристрою з магштним приводом [Текст] / С. I. Костик, Л. I. Ружинська, В. Ю. Шибецький, О. О. Ревтов // Биепсе^е. - 2016. - Т. 4, № 2 (21). - С. 2731. аог 10.15587/2313-8416.2016.67275

8. Барабаш, В. М. Проблемы и тенденции развития теории и практики перемешивания жидких сред [Текст] / В. М. Барабаш, В. И. Бегичев, М. А. Белевицкая, Н. Н. Смирнов // Теоретические основы хим. технологии. -2007. - Т. 41, № 2. - С. 140-147.

9. Тимкин, Л. С. Измерение локальной скорости скольжения пузырьков в восходящем псевдотурбулентном течении [Текст] / Л. С. Тимкин // Теплофизика и аэромеханика. - 2000. - Т. 7, № 1. - С. 101-114.

10. Смольяков, А. В. Измерение турбулентных пульсаций [Текст] / А. В. Смольяков, В. М. Ткаченко. -Ленинград: Энергия, 1980. - 264 с.

а

11. Ободович, О. М. Дослвдження процесу зневод-нення мiкробiологiчних матерiалiв в роторно-плшковому випарному апаратi [Текст] / О. М. Ободович, С. I. Костик // Схщно-Свропейський журнал передових технологш. -2013. - Т. 6, № 8 (66). - С. 36-39. - Режим доступу: http:// journals.uran.ua/eejet/article/view/19126/17077

References

1. Kafarov, V. V., Vynarov, A. Y., Gordeev, L. S. (1979). Modeling of biomechanic reactors. Moscow: Lesnaya Industriya, 334.

2. Viesturs, U. E., Kuznetsov, A. M., Savenkov, V. V. (1988). Systems of fermentation. Riga: Zynatne, 368.

3. Guidance ST-H Ministry of Health 42-4.0:2015 Medicines. Good Manufacturing Practice (2015). Ministerstvo ohorony zdorov'ja Ukrai'ny.

4. Kazenyn, D. A., Chepura, Y. V., Petrov, Y. A., Zhavoronkov, V. A. (2008). Hydrodynamics, mass transfer and energy in the cavity apparatus with stirrer. Theoretical Fundamentals of Chemical Technology, 42 (2), 128-134.

5. Sergeev, V. A., Sobko, Yu. A. (1990). Cell cultures in veterinary medicine and biotechnology. Kiev: Urozhay, 152.

6. Kolmogorov, A. N. (1941). The local structure of turbulence in an incompressible viscous fluid at very high Reynolds numbers. Rep. USSR Academy of Sciences, 30 (4), 299-303.

7. Kostyk, S. I., Ruzhinska, L. I., Shybetskyy, V. Y., Revtov, A. A. (2016). Mathematical simulation of hydrodynamics of the mixing device with magnetic drive. ScienceRise, 4/2 (21), 27-31. doi: 10.15587/2313-8416.2016.67275

8. Barabash, V. M., Begichev, V. I., Belevitskaya, M. A., Smirnov, N. N. (2007). Problems and tendencies of development of the theory and practice of mixing liquid media. Theoretical bases of the chemical technologies, 41 (2), 140-147.

9. Timkin, L. S. (2000). Measurement of local bubbles sliding speed in the uplink during pseudoturbulence. Thermo-physics and Aeromechanics, 7 (1), 101-114.

10. Smol'yakov, A. V., Tkachenko, V. M. (1980). Measurement of turbulent fluctuations. Leningrad: Energy, 264.

11. Obodovych, O. M., Kostyk, S. I. (2013). Investigation dehydration process microbiological materials in a rotary-film evaporator. Eastern-european journal of enterprise technologies, 6/8 (66), 36-39. Available at: http://journals.uran.ua/ eejet/article/view/19126/17077

Рекомендовано до публгкаци д-р техн. наук Мельник В. М.

Дата надходження рукопису 19.04.2016

Шибецький Владислав Юршович, кандидат техшчних наук, асистент, кафедра бютехшки та iнженерil, Нацюнальний техтчний ушверситет Укра!ни «Кшвський полггехтчний шститут», пр. Перемоги, 37, м. Ки!в, Укра!на, 03056 E-mail: [email protected]

Костик Сергш 1горович, кандидат техтчних наук, асистент, кафедра бютехшки та шженери, Нацюнальний техшчний ушверситет Укра!ни «Кшвський полiтехнiчний шститут», пр. Перемоги, 37, м. Ки!в, Укра!на, 03056 E-mail: [email protected]

Поводзинський Вадим Миколайович, кандидат техшчних наук, доцент, кафедра бютехшки та шженери, Нацюнальний технчний ушверситет Укра!ни «Кшвський полгтехшчний шститут», пр. Перемоги, 37, м. Ки!в, Укра!на, 03056 E-mail: [email protected]

Кутовий Михайло Григорович, кафедра бютехшки та шженери, Нацюнальний техшчний ушверситет Укра!ни «Кшвський полгтехшчний шститут», пр. Перемоги, 37, м. Ки!в, Укра!на, 03056 E-mail: [email protected]

Закоморний Дмитро Миколайович, кафедра бютехшки та шженери, Нацюнальний техшчний ушверситет Украши «Кшвський полiтехнiчний шститут», пр. Перемоги, 37, м. Ки!в, Укра!на, 03056 E-mail: [email protected]

УДК 006.91:004.942

DOI: 10.15587/2313-8416.2016.69150

ЕКСПРЕС-МЕТОД ВИМ1РЮВАННЯ ДЕФЕКТ1В Б1МЕТАЛЕВИХ ВИЛИВК1В ЗА ДОПОМОГОЮ ВИХОРОСТРУМОВОГО ЕФЕКТУ

© Г. О. Оборський, О. Л. Становський, I. В. Прокопович, О. В. Шмараев, М. О. Духашна

Проаналгзовано проблеми, як виникають при вимiрюваннi ефективностi зварюваностi мiж сталевим i алюмШевим елементами бiметалевих виливюв. Запропоновано метод та нове обладнання для такого вимiрювання, що представляють собою комплекс тепловизора та вихорострумового дефектоскопа. Комплекс вбудований в систему управлiння технологiчним процесом бiметалевого лиття. Застосування методу в ливарному виробництвi дозволило знизити брак лиття на 34 %о

Ключовi слова: система управлiння, вимiрювання, зварюватсть металiв, бiметалiчнi виливки, тепловi-зор, вихорострумовий дефектоскоп