Исследование двухфазных течений в роторе осадительной центрифуги
Диссертация
Определение полей скоростей и давления сводится к решению полной системы гидродинамических уравнений. В настоящее время известно большое количество работ, в которых отражены результаты изучения двухфазных течений. К их числу принадлежат работы отечественных и зарубежных ученых Соколова, Шкоропада, Семенова, Наумова. Исследования многих авторов основаны на натурных экспериментах, полученные ими… Читать ещё >
Содержание
- 1. АНАЛИЗ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ
- 1. 1. Основные сведения о процессах разделения неоднородных систем
- 1. 2. Основные характеристики и центрифугируемых материалов
- 1. 3. Характеристики центрифуг, применяемых для разделения тонкодисперсных суспензий
- 1. 4. Гидродинамика осадительных центрифуг
- 1. 5. Математическое описание движения жидкости в роторе центрифуги
- 1. 6. Методы решения дифференциальных уравнений
- 1. 7. Математическая модель процесса центробежного разделения
- 1. 8. Выводы
- 2. ЧИСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В ГИДРОДИНАМИКЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ
- 2. 1. Роль численного эксперимента при моделировании гидродинамических процессов
- 2. 2. Постановка задачи
- 2. 3. Конечно-разностное решение задачи
- 2. 4. Алгоритм и его реализация
- 2. 5. Течение жидкости в различных роторах
- 2. 6. Движение частиц твердой фазы
- 2. 6. 1. Влияние основных сил на движение частицы
- 2. 6. 2. Влияние силы Кориолиса на траекторию движения частицы
- 2. 7. Выводы
- 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ В ЦЕНТРИФУГЕ С БИ-КОНИЧЕСКИМ РОТОРОМ
- 3. 1. Оценка применимости разработанной модели
- 3. 1. 1. Определение критического диаметра осаждающихся частиц
- 3. 1. 2. Сравнение результатов численных и натурных экспериментов
- 3. 2. Влияние конструктивных параметров ротора центрифуги на разделение суспензий
- 3. 2. 1. Влияние высоты ротора на степень разделения суспензии
- 3. 2. 2. Влияние диаметра ротора центрифуги на степень разделения суспензии
- 3. 3. Влияние расхода суспензии и частоты вращения ротора центрифуги на эффективность осаждения частиц твердой фазы
- 3. 4. Влияние вязкости дисперсионной фазы на эффективность разделения
- 3. 5. Использование поля центробежных сил для разделения системы газ -твердое тело
- 3. 6. Выводы
- 3. 1. Оценка применимости разработанной модели
- 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИИ В ПРОМЫШЛЕННОЙ ЦЕНТРИФУГЕ
- 4. 1. Выбор высоты ротора центрифуги
- 4. 2. Обоснование наличия диска в роторе центрифуги
- 4. 3. Определение технологических параметров центрифуги
- 4. 4. Определение конструктивных параметров ротора центрифуги
- 4. 5. Выводы
Список литературы
- Штенгелов Р.С., Веселова B.JL, Гриневский С. О. и др. Гидрогеодинами-ческие расчеты на ЭВМ. — М.: Изд-во Московского ун-та, 1994. — 335 с.
- Малиновская Т.И. и др. Разделение суспензий в химической промышленности. М.: Химия, 1983. — 263 с.
- Лозановская И.Н., Орлов Д. С., Садовникова JI.K. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высшая школа, 1998. -287 с.
- Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.: Химия, 1981.-812 с.
- Романков П.Г., Курочкина М. Н. Гидромеханические процессы химиче- . ской технологии. Д.: Химия, 1982. — 288 с.
- Жужиков В.А. Фильтрование. Теория и практика разделения суспензий. М.: Химия, 1980. — 232 с.
- Ward A.S. Filtration developments: The remarkable emergence of the small companies // «Water and Waste Treat». 1984. — 27. — № 3. — P.34.
- Шкоропад Д.Е. Центрифуги для химических производств. М.: Машиностроение, 1975. -248 с.
- Гильденблат И.А. и др. Аппаратура гидромеханических и тепловых процессов химической технологии. М.: МХТИ, 1981. — 81 с.
- Туровский И.С., Аграноник Р. Я. Центрифугирование осадков сточных вод и схемы обработки фугата. М., 1970. — 45 с.
- Аграноник Р.Я. Технология обработки осадков сточных вод с применением центрифуг и ленточных фильтр-прессов. М.: Стройиздат, 1985. -145 с.
- Goodacre B.C., Btistow Н.С., Connor R. Continuons centrifugal development for high-grade massecuites // «Int. Sugar Jnl.». 1985. — T.87. -№ 1036.-P. 70−71.
- Авт. свид. СССР № 1 327 927. Установка для очистки жидкости / Никитин Г. А., Домрачев А. Ф., Луговской А. Ф., Узунов А. В., Бойко Н. И., Марчевский Я. И. / 1987.
- Авт. свид. СССР № 1 329 831. Аппарат для разделения суспензий / Андреев Н.К./1987.
- Плановский А.Н., Николаев П. И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М: Химия, 1987. — 496 с.
- ПлановскийА.Н., Рамм В. М., Каган С. З. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1968. — 848 с.
- Лукьяненко В.М., Таранец А. В. Центрифуги. М.: Химия, 1988. — 384с.
- Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1973.-754 с.
- Соколов В.И. Центрифуги. М.: Машгиз. — 1950. — 306 с.
- Соколов В.И. Трубчатые сверхцентрифуги. М.: Госхимиздат, 1949. -146 с.
- Аоки Ютава. Техника центробежного разделения / MOL. 1985. — Т.23. — № 1. — С.99−104.
- Бремер Г. И. Жидкостные сепараторы. М.: Машгиз, 1957. 243 с.
- Wakeman R.J., Mtilhaupft В. Process design and scale-un of multi-stage washing pusher centrifuges // Filtr. and separ. 1985. — T.22. — № 4. — P.231−234. -
- Moir D.N. Sedimentation centrifuges. Know what you need // Chem. Eng. -1988.-T.95.-№ 4.-P. 42−51.
- Fronk Carol Ann, Farrell Joseph В., Strachan William. Separation of metals in wastewater sludge bu centrifugal classification // Environ. Progr. 1985. -T.4. — № 4. — P. 269−276.
- Мурженко B.M., Дуб B.H. Маятниковые осадительные центрифуги для обезвоживания осадков сточных вод: Тез. докл. Всесоюз. научно-технич. семинар «Соверш. работы сооруж. по обраб. осадков водопровод. очист. ст.». М., 1989. — С. 28−30.
- Малиновская Т.А. Разделение суспензий в промышленности органического синтеза. М.: Химия, 1971. — 320 с.
- Мурженко В.М. Обезвоживание осадков городских сточных вод с применением центрифуг периодического действия // Химия и технологические воды. 1989. — Т. 11. — № 1. — С. 66−70.
- Goodacre B.C., Bristow Н.С., Connor R. Continuous centrifugal development for high-grade massecuites // Int. Sugar Jnl. 1985. — T.87. — № 1036. -P. 70−71.
- Peche Joachim. Weiterentwicklung von Zentrifugen fur die Zuckerindustrie // Tagungsber. Akad. Landwirtschaftswiss. DDR. 1985. — T.29. — № 2. — S. 381−385.
- Авт. свид. СССР № 1 329 827. Осадительная центрифуга для очистки сточных вод / Аграноник Р. Я., Башкис А. С., Галиенко Г. Д., Гайковой В. П., Даушкас И. И., Джинчарадзе Е. К., Лукьяненко В. М., Попов Б. В. / 1987.
- Hamatschek J., Bott E.W. Zentrifugen und ihre Einsatzmoglichkeiten // Weinwirt. Techn. — 1988.- T. 124. — №№ 10−11. — S. 21−25.
- Д.А. Баранов, A.M. Кутепов, М. Г. Лагуткин. Расчет сепарационных процессов в гидроцоклонах // Теор. основы хим. технологии. 1996. -Т.30. -№ 2-С.117−122.
- Шкоропад Д.Е., Новиков О. П. Центрифуги и сепараторы для химических производств. М.: Химия, 1987. — 256 с.
- Семенов Е.В., Карамзин В. А. Моделирование кинетики осаждения частиц во вращающихся потоках жидкости // Теор. основы хим. технологий. 1988 — Т.22. — № 4. — С. 518−521.
- Bass Ё. Stromungen im fliehkraftfeld//I Periodica polytechnica. Engineering Maschinen und Burwesen. Budapest, 1959. S. 321−340.
- Bass Ё. Stromungen im fliehkraftfeld//II Periodica polytechnica. Engineering Maschinen und Burwesen. Budapest, 1960. P. 41−61.
- Соколов В.И. Центрифугирование. M.: Химия, 1976. — 408 с.
- Шкоропад Д.Е. Осадительное центрифугирование//Вестник технической и экономической информации. 1957. — № 3. — С.21−30.
- Борц М.А., Гольдин Е. М., Каминский B.C. Принципы расчета осади-тельных центрифуг для угольной промышленности. М.: Недра, 1966. -103 с.
- Слободов Е.Б., Кутепов A.M., Чепура И. В. Континуальный подход к анализу отстойного центрифугирования суспензий // Журн. прикл. химии. 1984. — Т.57. — № 8. — С. 1768−1774.
- Шкоропад Д.Е. Задача о двемерном течении жидкости в винтовом канале ротора осадительной центрифуги // Мат. методы и вычисл. техн. в хим. машиностр. М., 1985. — С. 54−60.
- Nepomnyashchj Е.А. Kinetics of fine powder centrifugation // Powder Technol. 1982. — T.33. — № 1. — P. 25−29.
- Наумов B.A. Динамика твердой частицы во вращающейся жидко-сти//Теор. основы хим. технол. 1997. — Т.31. — № 6. — С.569−573.
- Вайштейн И.И., Гольдин Е. М., Файнерман И. А., Шкоропад Д. Е. О гидродинамике осадительных шнековых центрифуг // Теор. основы хим. технол. 1985.-Т. 19. -№ 1.-С. 80−85.
- Stahl Werner, Langeloh Thomas. Improvement of clarification in decanting centrifuges // Ger. Chem. Eng. 1984. — T.7. — № 2. — P. 72−84.
- Липатов H.H., Семенов E.B. // Тр. ВНИМИ. 1974. — № 34. — С. 9−12.
- Семенов Е.В., Шевельков В. В. Моделирование процесса седиментации в роторах сепараторов и центрифуг // Хим. пром-сть. 1988. — № 10. — С. 626−628.
- Веригина М.Н., Завьялов В. Е. Очистка и повторное использование сточных вод от шлифовки изделий из стеклопластика // Очистка сточ. вод и их использ. в замкнутых системах вод. х-ва пром. предприятий. -М., 1988.-С. 43−48.
- Баранов Т.А., Терновский И. Г., Кутепов A.M., Цыганов Л. Г. Графоаналитический метод расчета сепарационных процессов в гидроциклонных аппаратах // Журн. прикл. химии. —1989. Т.62. — № 5. — С. 1083.
- Кутепов A.M., Терновский И. Г. К расчету показателей осветления разбавленных тонкодисперсных суспензий гидроциклонами малого размера // Хим. и нефт. машиностроение. 1972. — № 3 — С. 20.
- Кутепов A.M., Непомнящий Е. А., Терновский И. Г. и др. Исследование и расчет разделяющей способности гидроциклонов // Журн. прикл. химии. 1978. — Т.51. — № 1 — С. 614.
- Mininni G., Spinosa L., Santori M. Centrifugation: Influence of operating variables on cake concentration // Eur. Abwasser- und Abfallsymp. -Munchen, 1987. S. 488−499.
- Седов Л.И. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1976. — 536 с.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1978. — 736 с.
- Липанов A.M., Бобрышев В. П., Алиев А. В., Спиридонов Ф. Ф., Лисица В. Д. Численный эксперимент в теории РДТТ./Под редакцией A.M. Ли-панова. Екатеринбург: УИФ «Наука», 1994.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. М.: Наука, 1986. -736 с.
- Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Физматлит, 1994. — 442 с.
- Ю.Г. Красников, В. Р. Соловьев. Нахождение приближенных аналитических решений уравнений Навье-Стокса для стационарного обтекания цилиндра несжимаемой жидкостью // Механика жидкости и газа-1999-№ 4. С.22−33.
- Госмен А.Д., Пан В.М., Ранчел А. К., Сполдинг Д. Б., Вольфштейн М. Численные методы исследования течений вязкой жидкости: пер. с англ. М.: Мир, 1972.-324 с.
- Мошинский А.И. Оптимизация процесса разделения суспензий на центрифугах // Журн. прикл. химии. 1985. — № 9. — С. 2051−2054.
- Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Наука, 1984. — 520 с.
- Принципы математического моделирования химико-технологических систем / В. В. Кафаров, B. J1. Перов, В. П. Мешалкин. М.: Химия, 1974. -344 с.
- Марчук Г. И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1989. -608 с.
- Белоцерковский О.М. Вычислительный эксперимент: прямое численное моделирование сложных течений газовой динамики на основе уравнений Эйлера, Навье-Стокса и Больцмана // Численные методы в динамике жидкостей. М.: Мир, 1981. — С. 348−398.
- Самарский А.А. Введение в численные методы. М.: Наука, 1982. -271 с.
- Яненко Н.Н., Шокин Ю. И. О корректности первых дифференциальных приближений разностных схем. М.: ДАН СССР, 1968. № 4. -С. 776−778.
- Дородницын А.А. Об одном методе численного решения некоторых нелинейных задач аэрогидродинамики // Сб. тр. III Всесоюз. матем. съезда.- М.: АН СССР, 1958. Т.З. — С. 447−453.
- Белоцерковский О.М., Чушкин П. И. Численный метод интегральных соотношений // Журн. вычисл. матем. и МФ, 1962. — № 5. — С. 731−759.
- Магомедов К.М. Метод характеристик для численного расчета пространственных течений газа // Журн. вычисл. матем. и МФ. 1966. -№ 2.-С. 313−325.
- Харлоу Ф. Численный метод частиц в ячейках для задач гидродинами-ки//В кн.: Вычислительные методы в гидродинамике. М.: Мир, 1967. -С. 316−342.
- Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред.- М.: Мир, 1976.-340 с.
- Белоцерковский С.М., Ништ М. И. Отрывное и безотрывное обтекание тонких крыльев идеальной жидкостью. М.: Наука, 1978. — 284 с.
- Bird G.A. Direct simulation and the Boltzmann equation // Phys. Fluids. -1970. № 11. — P. 2677−2681.
- Kawaguti M. Numerical solution of the Navier-Stoker equation for the flow in a to two-dimensional cavity // J. Phys. Soc. -1961. -№ 11 -p.2307.
- Браиловская И.Ю., Кускова T.B., Чудов JI.A. Разностные методы решения уравнений Навье-Стокса // Вычисл. методы и программирование. — М.: МГУ, 1968. -№ XI. С.3−18.
- Кускова Т.В., Чудов Л. А. О приближенных граничных условиях для вихря при расчете течений вязкой несжимаемой жидкости // Вычисл. методы и программирование. М.: МГУ, 1968 — № XI. — С.27−31.
- Люлька В.А., Щенников В. В. Численное решение уравнений Навье-Стокса // Сб. теор. работ по гидродинамике. М.: ВЦ АН СССР, 1970. -С. 107−149.
- Симуни Л.М., Численное решение некоторых задач движения вязкой жидкости // Инж. журнал. 1964. — № 3. — С.446−450.
- Burggraf O.R. Analytical and numerical studies of structure of steady separated flows // J. Fluid Mech. 1966. — № 2. — P. 113−151.
- Courant R., Isaacson E., Rees M. On the solution of non-linear hyperbolic differential equations by finite differences // Communications on Pure and Applied Mathematics. 1952. — № 5. — P.243.
- Волков Ю.П., Светлов C.A., Павлова H.B. Осаждение частиц дисперсной фазы в центробежном поле // Современные проблемы технической химии: Материалы докл. Всероссийской научно-техн. конф. В 2-х частях. 4 1.- Казань: КГТУ, 2002. С. 165−168.
- Еникеев И.Х., Кузнецова О. Ф., Полянский В. А., Шургальский Э. Ф. Математическое моделирование двухфазных закрученных потоков модифицированным методом крупных частиц//Журн. вычисл. матем. и ма-тем. физ. АН СССР, 1988. Т.28. — № 1. — С.90.
- Семенов Е.В., Карамзин В. А. Классификация при центробежном разделении гетерогенных жидкостных систем// Теор. основы хим. технологий. 1990 Т. 24. № 1. С. 78−83.
- Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. М.: Наука, 1987. — 463 с.
- Халатов А.А. Теория и практика закрученных потоков. Киев: Наук, думка, 1989.
- Моделирование процесса осаждения частиц из дисперсного турбулентного потока // Теор. основы хим. технологий. 1998 — Т.32. — № 3. -С. 294−300.
- Иванов А.А., Кудрявцев Н. А. Расчет поля скоростей в гидроциклоне // Теор. основы хим. технол. 1987. Т.21. — № 2. — С.237.
- Наумов В.А. Динамика твердой частицы во вращающейся жидкости // Теор. основы хим. технол. 1997. — Т.31. — № 6. — С.569−573.
- Семенов Е.В., Карамзин В. А. Моделирование кинетики осаждения частиц во вращающихся потоках жидкости // Теор. основы хим. технологий. 1 988 — Т.22. — № 4. — С. 518−521.
- Марчук Г. И. методы вычислительной математики. М.: Наука, 1989. -608 с.
- Harlow F.H., Welch J.E. Numerical calculation of time -dependent viscous incompressible flow of fluid with free surface//Physics of Fluids. 1967. -№ 12.-P. 2182−2189.
- Aziz K., Heliums J.D. Numerical solution of the free-dimensional equations of motion convection in fluids heated from below//Physics of Fluids. -1967. — № 2.-P. 314−324.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости: пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1984. 152 с.
- Самарский А.А., Гулин А. В. Численные методы: Учеб. пособие для вузов. М.: Наука, 1989. — 152 с.
- Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980. 616 с.
- Матросов А.В. Maple 6: Решение задач высшей математики и механики. СПб.: БХВ-Петербург, 2001.-528 с.
- Н.В. Павлова, Ф. Ф. Спиридонов, С. А. Светлов, И. Н. Павлов, Ю. П. Волков. Влияние конструктивных параметров ротора центрифуги на разделение суспензий // ЖПХ. 2003. — Т.76. — № 7. — С. 1127−1131.
- А. Фортье. Механика суспензий / пер. с франц. А. Н. Вишнякова, В. М. Гориславец. -М.: Мир, 1971. 156 с.
- Кафаров В.В., Глебов М. Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств. М.: Высш. шк., 1991. — 400 с.
- Павлова Н.В., Спиридонов Ф. Ф., Павлов И. Н., Светлов С. А. Исследование центробежного разделения низкоконцентрированной суспензии численным методом // Труды XXII Российской школы по проблемам науки и технологий, г. Миасс, 2002 г. С. 40−42.
- Цейтлин О.А., Поникаров И. И. Относительные траектории частиц во вращающейся среде // Теор. основы хим. технологий. 1999. Т.ЗЗ. № 1. С. 106−108.
- Цейтлин О.А., Поникаров И. И. О некоторых особенностях движения одиночной капли в равномерно вращающейся жидкости // Тр. Казан, хим.-технол. ин-та. 1968. Вып. 43. С. 191.
- Moll H.-G. The free motion of a sphere in a rotating fluid // Ingenieur Ar-chiv. 1973. B. 42. No3. S. 215.
- Иванов O.P., Зарудный Л. Б., Шорин C.H. О движении мелких частиц в вертикальных циклонных реакторах // Теор. основы хим. технол. -1968.-Т. 2.-№ 4.-С. 605.
- Николаев А.Н., Малюсов В. А. Гидродинамика полых вихревых аппаратов // Теор. основы хим. технол. 1991. Т. 25. № 4. С. 476−484.
- Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика. М.: Машиностроение, 1987. 440 с.
- Авт. свид. СССР № 528 120. Центробежный аппарат для разделения суспензий / Байдуков В. В., Батуров В. И., Бухтер А.И./ 1976.
- Авт. свид. СССР № 129 566. Вертикальная центрифуга для обезвоживания суспензий /Абрамович И.А./. 1960.
- Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. М.: Химия, 1982. — 288 с.