В 1982—1994 — инженер, затем научный сотрудник, начальник лаборатории НПО «Алтай».
В 1990 году защитил кандидатскую диссертацию по специальности «Методы контроля и диагностика в машиностроении».
В 1993 году был приглашён в Бийский технологический институт для организации лаборатории акустических процессов и аппаратов. В этом же году начал преподавательскую деятельность в должности доцента кафедры физики, с 1994 года — доцента кафедры «Методы и средства измерений и автоматизации».
С ноября 1996 по ноябрь 2008 — декан факультета информационных технологий, автоматизации и управления и профессор кафедры «Методы и средства измерений и автоматизации».
С 2001 — член IEEE, с 2004 — Senior Member IEEE. Принимал участие в научно-технических конференциях, проводимых под эгидой IEEE.
В 2007 защитил докторскую диссертацию по специальностям «Информационно-измерительные и управляющие системы» и «Процессы и аппараты химических технологий».
С 2008 — заместитель директора по научной работе Бийского технологического института.
С 2005 руководитель ООО «Центр ультразвуковых технологий»
Научная деятельность
Область научных интересов — ультразвуковая техника и технологии; применение ультразвуковых колебаний высокой интенсивности для интенсификации технологических процессов и изменения свойств веществ; применение ультразвуковых колебаний низкой интенсивности для измерения параметров сред.
Под руководством В. Н. Хмелёва созданы:
серии многофункциональных ультразвуковых технологических аппаратов,
более 20 аппаратов для производства изделий из композиционных полимерных материалов,
более 120 специализированных ультразвуковых станков для обработки хрупких материалов,
сотни специализированных аппаратов для интенсификации различных технологических процессов (фильтрации, экстракции, резки полимеров, мойки, очистки автомобильных форсунок, распыления).
Автор более 1000 научных публикаций, более 100 авторских свидетельств и патентов, (в том числе 10 зарубежных и 2 международных (РСТ)), тринадцати монографий, более 400 разработок различных ультразвуковых аппаратов и технологий.
Руководитель исследований и разработок по созданию новых ультразвуковых технологических аппаратов для промышленности, медицины и сельского хозяйства. Подготовил 12 кандидатов и одного доктора наук.
Преподавательская деятельность
В. Н. Хмелёвым разработаны и читаются курсы по следующим дисциплинам:
Хмелев В. Н. Электроника в приборостроении: Конспект лекций: Метод. пособие по курсам «Электроника в приборостроении», «Электроника и микропроцессорная техника» для студентов специальностей: 19900 «Информационно-измерительная техника и технологии» и 552900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств». — Барнаул: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 1999. — ISBN 5-7568-0192-8.
Хмелев В. Н., Барсуков Р. В., Цыганок С. Н. Ультразвуковая размерная обработка материалов. — Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1999. — 119 с. — ISBN 5-7568-0199-5.
Хмелев В. Н., Левин С. В. Электроника в приборостроении: курс лекций: для студентов специальностей 200106 «Информационно-измерительная техника и технологии», 230201 «Информационные системы и технологии». — Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2009. — 127 с. — ISBN 978-5-9257-0152-2.
Хмелев В. Н., Леонов Г. В., Барсуков Р. В. Ультразвуковые многофункциональные и специализированные аппараты для интенсификации технологических процессов в промышленности, сельском и домашнем хозяйстве. — Барнаул: Алт. гос. техн. ун-т, 2007. — 399 с. — ISBN 978-5-9257-0104-1.
Хмелев В. Н., Попова О. В. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве. — Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1997. — 168 с. — ISBN 5-7568-0078-6.
Хмелев В. Н., Сливин А. Н., Барсуков Р. В. Применение ультразвука в промышленности. — Бийск: БТИ АлтГТУ, 2010. — 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).
Хмелев В. Н., Сливин А. Н., Барсуков Р. В. Применение ультразвука высокой интенсивности в промышленности: курс лекций для студентов специальностей 240901 «Биотехнология», 240706 «Автоматизированное производство химических предприятий», 240701 «Химическая технология органических соединений азота», 240702 «Химическая технология полимерных композиций, порохов и твердых ракетных топлив», 260601 «Машины и аппараты пищевых производств». — Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2010. — 195 с. — ISBN 978-5-9257-0187-4.
Хмелев В. Н., Сыпин Е. В. Электроника и микропроцессорная техника: Курс лекций: [Для студентов спец.: 190900 «Информ.-измер. техника и технологии» и 654700 «Информ. системы»]. — Барнаул: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2000. — Т. 1: Электроника в приборостроении.
Хмелев В. Н., Шалунов А. В., Сыпин Е. В. Электроника и микропроцессорная техника: курс лекций для студентов специальностей: 200106 «Информационно-измерительная техника и технологии», 230201 «Информационные системы и технологии». — Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2008. — 308 с. — ISBN 978-5-9257-0126-3.
Хмелев В. Н., Шалунов А. В., Шалунова А. В. Ультразвуковое распыление жидкостей: монография. — Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2010. — 271 с. — ISBN 978-5-9257-0177-5.
Хмелев В. Н., Шалунов А. В., Шалунова К. В. Ультразвуковая коагуляция аэрозолей: монография. — Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2010. — 227 с. — ISBN 978-5-9257-0188-1.
Хмелев В. Н., Хмелев С. С., Цыганок С. Н., Левин С. В. Источники ультразвукового воздействия. Особенности построения и конструкции: монография. — Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2013. — 195 с. — ISBN 978-5-9257-0260-4.
Хмелев В. Н., Хмелев С. С., Сливин А. Н., Абрамов А. Д. Ультразвуковая сварка термопластичных материалов: монография. — Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2014. — 281 с. — ISBN 978-5-9257-0270-3.
Хмелев В. Н., Попок В. Н. Смесевые конденсированные химические топлива на основе нитрата аммония. Принципы компановки и свойства: монография. — Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2014. — 222 с. — ISBN 978-5-9257-0275-8.
Хмелев В. Н., Шалунов А. В., Хмелев С. С., Цыганок С. Н. Ультразвук. Аппараты и технологии: монография. — Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2015. — 688 с. — ISBN 978-5-9257-0297-0
Хмелев В. Н., Шалунов А. В., Шалунова А. В. Ультразвук. Распыление жидкостей: монография. — Бийск: Изд-во Региональное отделение Алтайского края Общероссийской организации писателей "Общероссийское литературное сообщество", 2017. — 272 с. — 500 экз. — ISBN 978-5-9908164-9-7.
Хмелев В. Н., Шалунов А. В., Голых Р. Н., Нестеров В. А. Ультразвук. Газоочистка: монография. — Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2018.— 500 экз.— 534 с. — ISBN 978-5-9257-0319-9
Хмелев В. Н., Шалунов А. В., Голых Р. Н., Нестеров В. А. . Ультразвук. Воздействие на системы с несущей жидкой фазой. — Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2018.— 500 экз.— 275 с. —ISBN 978-5-9257-0321-9
Хмелев В. Н., Барсуков Р. В., Генне Д. В., Абраменко Д. С., Барсуков А. Р. . Ультразвук. Принципы построения, алгоритмы и системы управления ультразвуковыми аппаратами . — Бийск: Изд-во Алтайского гос. технич. ун-та, 2021.— 500 экз.— 200 с. —ISBN 978-5-9257-0335-9
Награды и признание
Лучший молодой изобретатель Министерства машиностроения
Лучший молодой изобретатель Алтайского края
Лауреат премии Алтайского края в области науки и техники (2004, 2012)
Серебряная медаль и диплом 3-го Московского Международного Салона инвестиций и инноваций
Золотая медаль Международной выставки в г. Шэньян (Китай)
Золотая медаль Сибирской ярмарки (Новосибирск)
Бронзовая медаль Международной выставки изобретений, новых технологий и продуктов (Женева, Швейцария)
Дипломы: в номинации «100 лучших изобретений России», Межрегиональной ассоциации «Здравоохранение Сибири», Межрегиональной ассоциации «Сибирское соглашение»
Благодарственное письмо Администрации и Совета народных депутатов Алтайского края.
Победитель конкурса среди научных и научно — педагогических работников Алтайского края в номинации «Ученый года» по направлению «Естественные и технические науки» (2011 г.).
Победитель ежегодного конкурса «Интеллектуальный капитал Алтая» в номинации «Профессор года» по направлению «Технические науки» (2016 г).
Памятный знак «За заслуги перед АлтГТУ» (2017 г.).
Юбилейная медаль «80 лет Алтайскому краю» (2017 г.)
Победитель ежегодного конкурса «Интеллектуальный капитал Алтая» в номинации «Профессор года» по направлению «Технические науки» (2019 г)
Медаль Императорского ордена Святой Анны (2019)
Лауреат премии Губернатора Алтайского края в сфере промышленности имени Геннадия Викторовича Саковича (2020)
Медаль «За вклад в реализацию государственной политики в области образования» (2021)
Победитель ежегодного конкурса «Интеллектуальный капитал Алтая» в номинации «Профессор года» по направлению «Технические науки» (2023 г)
Медаль Алтайского края «За заслуги в труде» (2024 г)
