Математическое обеспечение анализа динамики образования осадков микропримесей в элементах криогенных систем
Диссертация
Выполнено исследование влияния неоднородности конвективного перемешивания на кинетику осаждения микропримесей с целью определения входных параметров моделей осаждения, характеризующих гидродинамику процессапостроены модели осаждения малоконцентрированной полидисперсной взвеси в горизонтальном цилиндрическом и сферическом резервуарах в условиях конвективного перемешивания с использованием… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕРЕНОСА ТВЕРДОЙ ФАЗЫ ПРИМЕСЕЙ В ЭЛЕМЕНТАХ КРИОГЕННЫХ СИСТЕМ
- 1. 1. Задача контроля жидкого продукта в криогенной системе
- 1. 2. Физико-химическая классификация дисперсных сред
- 1. 3. Основные подходы при моделировании гидромеханики криогенных суспензий
- 1. 4. Использование диффузионных представлений
- ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПОТОКОВ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ В УСЛОВИЯХ НЕОДНОРОДНОСТИ КОНВЕКТИВНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ
- 2. 1. Уравнение диффузии для полуполосы с постоянным коэффициентом конвективного перемешивания
- 2. 2. Уравнение диффузии для полуполосы с переменным коэффициентом конвективного перемешивания
- 2. 3. Связь между однородной и неоднородной задачами
- 2. 4. Влияние неравномерности конвективного перемешивания на кинетику осаждения полидисперсной взвеси
- 2. 5. Распределение полидисперсной взвеси в полуполосе
- 2. 6. Выводы
- ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСАЖДЕНИЯ КРИОГЕННЫХ ВЗВЕСЕЙ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ РЕЗЕРВУАРЕ
- 3. 1. Вывод дифференциального уравнения, описывающего процесс осаждения взвеси в горизонтальном цилиндрическом резервуаре
- 3. 2. Постановка задачи и основные допущения
- 3. 3. Численный метод решения
- 3. 4. Решение поставленной задачи в окрестности нуля
- 3. 4. Основные расчетные соотношения
- 3. 5. Определение толщины осадка
- 3. 6. Выводы
- ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСАЖДЕНИЯ ВЗВЕСЕЙ В СФЕРИЧЕСКОМ РЕЗЕРВУАРЕ
- 4. 1. Вывод уравнения переноса для сферического резервуара
- 4. 2. Постановка задачи и основные допущения
- 4. 3. Численный метод решения
- 4. 4. Решение поставленной задачи в окрестности нуля
- 4. 5. Определение массовой концентрации
- 4. 6. Расчет толщины осадка
- 4. 7. Выводы
- ГЛАВА 5. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
- 5. 1. Распределение потоков примесей в элементах криогенных систем при выполнении технологических операций
- 5. 2. Структура системы контроля содержания примесей в элементах криогенных систем
- 5. 3. Методика определения массы твердой фазы во взвеси и в осадке
- 5. 4. Пример расчета по полученной методике толщины образующегося осадка азота в жидком водороде
- 5. 5. Пример расчета по полученной методике толщины образующегося осадка кислорода в жидком водороде
Список литературы
- Аврутов М.Б., Ендлер Б. С. Распределение частиц по высоте сосуда при периодическом осаждении полидисперсных суспензий // Теор. основы хим. технол.- 1975.-Т.-№ 6.-С.941−943.
- Архаров A.M., Марфенина И. В., Микулин Е. И. Теория и расчет криогенных систем.- М.: Машиностроение, 1978.- 415 с.
- Ахназарова С.Л., Кафаров В. В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии.-М.:Высш.шк., 1978.-319 с.
- Банди Б. Методы оптимизации. М.: Радио и связь, 1988.-128 с.
- Баррон Р.Ф. Криогенные системы. -М.: Машиностроение, 1978. -415 с.
- Беляев Н.М., Рядно A.A. Методы теории теплопроводности. В 2-х частях. Ч. 2. М.: Высш. шк., 1982, — 304 с.
- Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей: Инженерные методы расчета.- М.: Химия, 1966.- 536 с.
- Броунштейн В.Б. Диффузионная модель классификации частиц в разряженных суспензиях // Журн. прикл. химии.- 1983.- Т. 56.- № 8.-С. 1788 1793.
- Броуновское движение /Сб.переводов.-Л.ЮНТИ, 1936.-607 с.
- Ю.Буровой И. А., Ибраев А. Х. Математическая модель процессаперемешивания и сепарация полидисперсного материала в кипящем слое // Изв.вузов.Цвет.металлург.-1971 .-Т. 14.-№ 1 .-С. 13 6−139.
- Бэмфорт Л.В. Промышленная кристаллизация.-М.:Химия, 1969.239 с.
- Водород: свойства, получение, хранение, транспортирование, применение. Справ, изд-е.- М.: Химия, 1989.- 228 с.
- Веригин A.M., Васильев C.B. Диффузия и седиментация мелкодисперсной однородной взвеси в отстойниках // Теор. основы хим.технол.-1982.-Т. 16.-№ 3 .-С.374−3 80.
- М.Веригин А. Н., Шупляк И. А., Михалев М. Ф. Кристаллизация в дисперсных системах: Инженерные методы расчетов.-Л.:Химия, 1986.-248 с.
- Взрывобезопасность воздухоразделительных установок/ Под ред. Белякова В. П., Файнштейна В.И.-М.:Химия, 1986.-224 с.
- Газы, газовые смеси, криогенные жидкости: Каталог / Сост.Н. М. Дыхно, Т. А. Лобачева.-М. :НИИТЭХИМ, 1977.-21 с.
- Гельперин И.И. и др. Жидкий водород.-М.:Химия, 1980.-228 с.
- Гихман И.И., Скороход A.B. Стохастические дифференциальные уравнения и их приложения. Киев: Наук, думка, 1982
- Годунов С.К., Рябенький B.C. Разностные схемы. М.: .: Наука, 1977.324 с.
- Гофман-Захаров П. М. Низкотемпературное хранение сжиженных технических газов.- Киев: Техника, 1966.- 222 с.
- Григорьев И.Ф. и др. Измерение твердых осадков в ожиженных газах // Приборы и системы управления.- 1975.- № 8.- С. 28 29.
- Дейч В.Г., Стальский В. В. Анализ процесса непрерывного сгущения суспензий на основе уравнения ФПК // Теор. основы хим.технол.-1984.-Т. 18.-№ 1 .-С.66−71.
- Дейч В.Г. Диффузионно-конвективная модель гравитационной сепарации полидисперсной суспензии // Инж.-физ.журн.-1986.-Т.51.-№ 1.-С.55−60.
- Дейч В.Г. О вычислении сепарационной характеристики в стохастической теории распределительных процессов // Теор. основы хим.технол.-1987.-Т.21 .-№ 3 .-С.411 -413.
- Дильман В.В. Обобщенная диффузионная модель продольного перемешивания // Теор. основы хим.технол.-1987.-Т.21.-№ 1.-С.66−73.
- Домащеко A.M., Филин Н. В., Качура В. П. Экспериментальное исследование неравновесных процессов испарения при охлаждении жидких кислорода и азота вакуумированием парового пространства / Сб.науч.тр.НПО «Криогенмаш», 1976.-С.55−59.
- Ильинский A.A. Транспорт и хранение промышленных сжиженных газов.- М.: Химия, 1976.- 160 с.
- Исаченко В.П., Осипова В. А., Сукомел A.C. Теплопередача.-М.:Энергия, 1969.-318 с.
- Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.- М.: Химия, 1971.- 918 с.
- Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии.- М.: Химия, 1976.- 464 с. 31 .Келбалиев Г. И. Уравнение сплошности многофазного потока с учетом отложений и фазовых превращений // Инж. физ. журн.-1984.- Т. 46.-№ 6.-С. 1023.
- Келбалиев Г. И., Носенко JI.B., Шахтахтинский Т. Н. Течение дисперсных сред в пограничном слое с осаждением твердой фазы // Теор. основы хим. технол.- 1988.- Т. 22.- № 5.- С. 706 708.
- Кириченко Ю.А.74 К расчету температурного расслоения в заполненных жидкостью замкнутых емкостях при постоянной плотности теплового потока на оболочке // Инж.-физ.журн.-1978.-Т.74.-№ 1.-С.5−12.
- Кляцкин В.И. Статистическое описание динамических систем с флуктуирующими параметрами.М.:Наука, 1975.-239 с.
- Ковалева E.H. Решение прямой задачи для сингулярного уравнения теплопроводности // Тез. докл. VI конференции математиков Беларуси.-Гродно: Гродненский государственный университет, 1992. -С. 17.
- Ковалева E.H. Нелинейные эволюционные уравнения и изоспектральная задача для оператора Бесселя. Тез. докл. III конф. «Нелинейные колебания механических систем». -Нижний Новгород, НГУ, 1993.-С. 100.
- Ковалева E.H. Оценка влияния неравномерности конвективного перемешивания на кинетику осаждения малоконцентрированной взвеси // Материалы науч. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов.-Воронеж: ВГТА, 1995. С. 158 — 160.
- Ковалева E.H., Ряжских В. И. К вопросу о применении диффузионной модели процесса осаждения малоконцентрированной монодисперсной взвеси // Вестник ВГТА.-Воронеж: ВГТА, 1997. № 1-С. 128- 129.
- Ковалева E.H., Ряжских В. И. Влияние неоднородности конвективного перемешивания на седиментацию монодисперсной взвеси // Тез. докл. школы «Современные методы теории функций и смежные проблемы». -Воронеж: ВГУ, 1997. С. 91.
- Кутепов A.M. Стохастический анализ гидромеханических процессов разделения гетерогенных систем // Теор. основы хим.технол.-1987.-Т.21.-№ 2.-С.147−156.
- Курбатов В.М., Григорьев И. Ф. Устройство для измерения толщины осадка. А.С.№ 427 228 // Бюлл.изобр.-74-№ 17.-С.44.
- Кутепов A.M., Соколов H.B. Стохастический расчет цилиндрических отстойников периодического действия // Теор. основы хим.технол.-1982.-Т. 16.-№ 3 .-С.3 74−3 80.
- Курбатов В.М., Пресняков Ю. П. Емкостный преобразователь для измерения толщины тонких диэлектрических слоев // Измерит.техника.-1974.-№ 11.-С.69−70.
- Марчук Г. И. Численные методы расчета ядерных реакторов.-М.:Госатомиздат, 1958.-726 с.
- Марцулевич H.A., Протодьяконов И. О., Романков И. Г. Исследование турбулентного перемешивания фаз в системе жидкость-твердое тело //Журн.прикл.химии.-1980.Т.53.-№ 2.-С.358−362.
- Медников Е.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей.-М.:Наука, 1981.-176 с.
- Мизонов В.Е. Стохастическая модель равновесий классифиации порошков // Теор.основы.хим.технол.-1984.-Т.18.-№ 6.-С.811−815.
- Монин A.C. О граничном условии на поверхности земли для диффундирующей примеси / В кн. Атмосферная диффузия и загрязнение воздуха.-М. :ИЛ, 1962.-С.477−478.
- Морс Ф.М., Фешбах Г. Ф. Методы теоретической физики.-М.:ИЛ, 1958.-648 с.
- Нигматулин Р.Н. Основы механики гетерогенных сред.-М.:Наука, 1978.-336 с.
- Положий Г. Н. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1964. -358 с.
- Пономаренко В.Г. и др. Математическая модель процесса гидроклассификации суспензии в кристаллизаторах // Теор. основы хим.технол.-1980.-Т.14.-№ 4.-С.5 82−5 89.
- Пономаренко В.Г. и др. Исследование процесса гидроклассификации полидисперсной кристаллической фракции / В Сб. Вестник ХПИ.-Харьков:1976.-Вып.7-№ 125.-С.22−25.
- Пономаренко В.Г. и др. Скорость стесненного осаждения полидисперсной смеси частиц в системе «твердые частицы-жидкость» / В Сб. Вестник ХПИ.-Харьков: 1976,-Вып.7.-С. 19−22.
- Пономаренко В. Г и др. Характеристика гранулометрического состава полидисперсного кристаллического продукта // Журн.прикл.химии.-1978.-Т. 1 .-№ 1 .-С. 100−103.
- Пономаренко В.Г., Ткаченко К. П., Курлянд Ю. А. Кристаллизация в псевдоожиженном слое.- Киев: Техника, 1972.-131 с.
- Потехин Г. С., Ходорков И. Л. Проблемы чистоты и безопасности при транспортировке и хранении жидкого водорода.-В кн.томно-водородная энергетика и технология.-М.:Энергоатомиздат, 1982.-Вып.5.-С.96−106.
- Ряжских В.И. Седиментация частиц в равномерном горизонтальном потоке жидкости // Изв.вузов. Химия и хим.технол.-1992.-Т.35.-№ 6.-С.105−107.
- Ряжских В.И. Кристаллизация и осаждение примесей при циркуляционном охлаждении криогенных жидкостей // Теор. основы хим.технол.-1997.-Т.31 .-№ 1 .-С. 105−107.
- Ряжских В.И. Стратегия и построение математической модели материальных потоков примесей в наземных жидкостных криогенных системах / В Сб.науч.тр. «Матем.мод елир.технол.систем» :Вып.1 -Воронеж, 1995.-С.54−63.
- Ряжских В.И. Кристаллизация и осаждение примесей при циркуляционном охлаждении криогенных жидкостей // Теор. основы хим. технол.- 1997.-Т.31 .-№ 1 -С. 105−107.
- Ряжских В.И., Ковалева E.H. Влияние неоднородности конвективного перемешивания на седиментацию кристаллического азота в жидком водороде // III-я регион, науч.-техн.конф. «Проблемы химии и хим. технол."/ -Воронеж: ВГУ, 1995.-С.20.
- Ряжских В.И., Ковалева E.H. Моделирование процесса осаждения полидисперсной взвеси // Межвуз. сб. науч. тр. «Образовательные технологии». -Воронеж: ВГПУ, 1997. С. 89 — 92.
- Ряжских В.И., Ковалева E.H. Об одной задаче теории осаждения // Тез. докл. I Республ. электронной научной конференции.-Воронеж: ВГПУ, — 1999. -С. 58.
- Ряжских В.И., Ковалева E.H. Распределение монодисперсных взвесей в горизонтальных цилиндрических резервуарах // Межвуз. сб. науч. тр. «Образовательные технологии». -Воронеж: ВГПУ, 1999. -С. 122- 125.
- Ряжских В.И., Ковалева E.H. Об одной численной схеме решения модифицированного уравнения диффузии // III Всероссийская науч.-техн. конф. «Информационные технологии и системы» -Воронеж: ВГТА, 1999.-С. 150.
- Ряжских В.И., Ковалева E.H. Математическая модель процесса осаждения криогенных взвесей в резервуарах // Материалы XXXVII отчетной научной конференции за 1998 год / Воронеж: ВГТА, 1999.-С. 84−85.
- Ряжских В.И., Ковалева E.H. Прямая задача распределения полидисперсной взвеси в замкнутом объеме // Тез.докл. IV Международной электронной научно-техн. конференции «Перспективные технологии автоматизации». -Вологда: ВоГТУ, 1999.-С. 144−145.
- Самарский A.A. Теория разностных схем. М.: Высшая школа, 1977. 412 с.
- Самарский A.A., Гулин A.B. Устойчивость разностных схем. М.: Высшая школа, 1973. 338 с.
- Самарский A.A., Николаев Е. С. Методы решения сеточных уравнений. М.: Высшая школа, 1978. 240 с.
- Свердлин Ю.Г., Пономаренко В. Г., Гавря H.A. Математическая модель процесса гидросепарации полидисперсной смеси твердых частиц жидкости / В Сб. Вестник ХПИ.-Харьков, 1979.-Вып.9.-№ 159.-С.51−54.
- Свешников A.A. Прикладные методы теории случайных функций.М.:Наука, 1968.-357 с.
- Справочник по физико-техническим основам криогенники / Под ред. М. П. Малкова.- М.: Энергия, 1973.- 392 с.
- Седунов Ю.С. Некоторые вопросы броуновской диффузии стоксовых частиц пространственно неоднородном внешнем поле // Изв. АН СССР, Сер.геофиз.-1964.-№ 7.-С. 1093−1102.
- Фаставский H.A., Петровский Ю. В., Ревинский А. Е. Криогенная техника.- М.: Энергия, 1974.- 496 с.
- Филин Н.В., Буланов А. Б. Жидкостные криогенные системы.-JI.: Машиностроение, 1985.-247 с.
- Фортье А. Механика суспензий. -М.:Мир, 1971.-264 с.
- Фукс И.А. Механика аэрозолей. -М.:Изд.-во АН СССР, 1955.-352 с.
- Харин В.М. К вопросу о формировании условий на межфазной границе в задачах кинетики роста и растворении кристаллов 176 // Теор. основы хим.технол.-1980.-Т. 14.-№ 1 .-С.54−59.
- Харин В.М. Растворимости азота и кислорода в жидком водороде // Журн. физич. химии 1995. — Т.69. -№ 10.- С. 1762−1764.
- Харин В.М., Ряжских В. И., Завадских P.M. Осаждение криогенных взвесей в резервуарах // Теор основы хим.технол.-1991.-Т.25.-№ 5.-С.659−669.
- Харин В.М., Ряжских В. И. К теории осаждения // Теор. основы хим.технол.-1989.-Т.23.-№ 5.-С.651−658.
- Харин В.М., Ряжских В. И., Баскаков П.С, Завадских P.M. Образование и осаждение кристаллического азота в растворе с жидким водородом (Тез.докл.) / IV Всесоюзн.конф.по массовой кристаллизации.-Иваново, 1990.-С.32.
- Харин В.М., Ряжских В. И., Завадских P.M. Стратификация криогенной жидкости в резервуаре при циркуляционном охлаждении // Инж.-физ.журн. 1991. — Т.60. -№ 3. -С.425−428.
- Харин В.М., Ряжских В. И., Завадских P.M. Кинетика осаждения примесей при испарительном охлаждении криогенных жидкостей // Теор. основы хим. технол. -1996. Т.ЗО. -№ 5. -С.453−457.
- Харин В.М., Ряжских В. И., Завадских P.M. Образование осадка примеси азота при испарительном охлаждении жидкого водорода / Всеросс. науч.-прак. конф. «Физико-химические основы пищевых производств»: Тез. докл. -Воронеж, 1996. -С. 130.
- Харин В.М., Ряжских В. И., Ковалева E.H. Об одном численном решении задачи образования, роста и осаждения кристаллов в растворах // Материалы XXXIII отчетной науч. конф. ВТИ за 1993 год.-Воронеж: ВТИ, 1994. С. 38.
- Харин В.М., Ряжских В. И., Ковалева Е. Н. Седиментация малоконцентрированной взвеси в условиях конвективного перемешивания в горизонтальном цилиндрическом резервуаре // Материалы 34 отчетной науч. конф ВТИ за 1993 год.-Воронеж: ВГТА, 1994. С. 38.
- Хлыбов В.Ф. Метод расчета температурного расслоения жидкости в вертикальных цилиндрических сосудах при турбулентной свободной конвекции // Хим. и нефтехим. машиностроение. -1978. -№ 5. -с. 1617.
- Anderson Н.М., Edwards R.V. A finite differencing scheme for the dynamic simulation of continuous sedimentation // AIChE Sym. Ser.-1981.-V. 77.- № 209.- P. 227 238.
- Attir V., Denu M.M., Petty C.A. Dynamic simulation of continuous sedimentation // AIChE Sym. Ser.- 1977.- V. 73.- № 167.- P. 49−73.
- Bedford A., Hill C.D. Mixture theory termulation for particulate sedimentation // AIChE Journal.- 1976.- V. 22.- № 5.- P. 338 340.
- Beckmans J.M. Ahalysis of Mednikov’s equation for the transport of aerosol particles across a turbulent boundary layer // Canad.J.Chem.Eng. 1974. — v.52. — № 4. -p. 273 — 275.
- Сое H.S., Clevengen G.H. Methods for determining the capasities of slime-setting tanks // Trans. Amer. Inst. Min. Engrs.- 1976.- V. 60.- P. 356−384.
- Caporaloni M. and oth. Transfer of particles in nonisotropic air turbulence // J. Atmos. Sci.- 1975.- V. 32.- № 3.- P. 565 568.
- Heburt H.M., Katz S. Some problems in particle technology. A statistical mechanical formulation // Chem. Eng. Sci. 1964. — v. 19. — № 3 — p. 355−364.127
- Nonaca M., Uchio T. A. microhydrodynamic model of the sedimentation process // Separ. Sci. and Tech.- 1984.- № 19.- P. 337 355.
- Talmadze W.P., Fitch E.B. Determining thickener unit areas // Ind. Eng. Chem.- 1955.- V. 47.- № 1.- P. 38 41.
- Tassopoulos M., O’Brien J.A., Rosner D.E. Simulation of microstructure / mechanism relationships in particle depesition // AIChE Journal.- 1989.- V. 35.- № 6.- P. 967 980.