Гидродинамические и теплофизические процессы при сборе нефти роторным нефтесборщиком

• Автор: Ишмуратов, Тимур Ахмадеевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Стерлитамак
• Количество страниц: 116 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЗАДАЧА О ПОЛЯХ СКОРОСТЕЙ И ТЕМПЕРАТУРЫ В СЛОЯХ ПРИ СБОРЕ НЕФТЕБИТУМА РОТОРНЫМ НЕФТЕСБОРЩИКОМ
1.1. Функция кривой плавления
1.2. Постановка гидродинамической задачи
1.3. Задача о температурном поле
1.4. Выводы
Глава 2. ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА О СБОРЕ НЕФТЕБИТУМА С ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ РОТОРНЫМ НЕФТЕСБОРЩИКОМ
2.1. Поля скоростей в нефтяном слое на поверхности роторного нефтесборщика
2.2. Уравнение для толщины нефтяного слоя
2.3. Условия захвата нефтебитума ротором нефтесборщика
2.4. Анализ результатов расчетов
2.5. Выводы
Глава 3. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПОЛЯ ВБЛИЗИ ПОВЕРХНОСТИ БАРАБАННОГО НЕФТЕСБОРЩИКА
3.1. Подвижный нефтесборщик
3.1.1. Температурное поле с фиксированной температурой фазового перехода
3.1.2. Температурное поле с учетом диапазона фазовых переходов
3.1.3. Учет теплообмена в окружающую среду
3.1.4. Решение температурной задачи в случае ф(Т) = р08(Г — 7} )
3.1.5. Температурное поле для случая полного удаления слоя расплава
3.2. Неподвижный нефтесборщик
3.2.1. Температурная задача Стефана вблизи поверхности барабана
3.2.2. Задача Стефана с учетом диапазона фазовых переходов

3.3. Анализ результатов
3.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
а - коэффициент температуропроводности, м2/с;
К - ширина зоны расплава, м;
с - удельная теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(кг К);
АТ) - функция кривой плавления, кг/(м3 -К);
ё - ускорение свободного падения, м/с2;
н - глубина погружения барабана нефтесборщика, м;
К - толщина нефтяного слоя на водной поверхности, м;
к - толщина нефтяной пленки на поверхности нефтесборщика, м;
К - начальная толщина нефтяной пленки при угле ср0, м;
К - критическая толщина нефтяной пленки, м;
ь - удельная (скрытая) теплота фазового перехода, Дж/кг;
- ширина зоны фазовых переходов, м;
р - давление, кг/м-с2;
У* - источники тепла, Вт/м3 ;
я - радиус барабана нефтесборщика, м;
т - температура, К;
Ть - температура начала диапазона плавления нефтебитума, К;
А - температура конца диапазона плавления нефтебитума, К;
тт - температура максимума функции кривой плавления нефтебитума, К;
Т - температура фазового перехода, К;
А - температура окружающей среды, К;
А - температура в зоне расплава, К;
Т2 - температура в зоне прогрева, К;
А - температура на поверхности нефтесборщика, К;
- время, с;
- скорость движения барабана относительно слоя нефтебитума, м/с;

жидкости можно считать установившимся. В этом случае поле скорости можно считать стационарным, тогда уравнения (2.6) и (2.7) преобразуются к виду
дг г бф
1 дР V д ( ду

V д2у уу
р дг г дг у дг ) г бф 2у 6уф
г2 бф
-ЯЗШф,
(2.8)
ду у ду у у
у £ | ф ф | г
дг г дф г
ЗЗ + А
рг бф г дг

Г1 бф2
vv,n 2у 6у„
(2.9)
2 +-Т~-ЯС05ф. Г Г бф
Полная постановка задачи включает также граничные условия на поверхности нефтесборщика, которые определяются из условия прилипания жидкости к поверхности. Отсюда следует, что в пограничной области г = Я тангенциальная скорости жидкости уф и поверхности цилиндра со/? совпадают
• (2.10)
Поверхность ротора нефтесборщика непроницаема, поэтому нормальная компонента скорости V, обращается в нуль при г
(2.11)
Будем полагать, что тангенциальная составляющая тензора вязких напряжений на границе соприкосновения £ собираемого битума и воздуха обращается в нуль
СТ — Г
Гф|5 I
1 6у ду у Л
+ ф —
г бф дг
= 0,
(2.12)
поскольку воздух практически не создает упругих сдвиговых сил, а нормальная - равна атмосферному давлению Р0