Гидродинамика двухфазного потока как основа моделирования и расчета межфазного тепло- и массообмена в процессах с распыливанием жидкости

Гидродинамика двухфазного потока как основа моделирования и расчета межфазного тепло- и массообмена в процессах с распыливанием жидкости

Автор: Симаков, Николай Николаевич

Шифр специальности: 05.17.08

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2003

Место защиты: Ярославль

Количество страниц: 354 с. ил.

Артикул: 2616801

Автор: Симаков, Николай Николаевич

Стоимость: 250 руб.

1.1. Процессы химической технологии с распыливанием жидкости
1.2. Иерархия явлений и моделей совмещенных процессов. Гидродинамические аспекты моделирования
1.3. Двухфазный поток в факеле распыла форсунки.
1.3.1. Современные физическиепредставления о процессе распыливания
жидкости с помощью механических форсунок
1.3.2. Феноменологические модели гидродинамики факела
распыла.
1.4. Экспериментальные методы исследования гидродинамики двухфазных потоков.
1.5. Кинетика элементарных актов тепло, массопереноса
1.6. Выводы по главе и постановка задач исследования
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ДИСПЕРСНОСТИ РАСПЫЛА ФОРСУНКИ.
2.1.1. Особенности применения метода малых углов для измерения размеров капель в факеле форсунки
2.1.1 Специфика образования дисперсной фазы при форсуночном распыливании жидкости и форма индикатрисы рассеяния света в факеле распыла.
2.1.2. Критерий однократности светорассеяния.
2.2. Дисперсные характеристики распыленной форсункой
жидкости
2.3. Выводы по дисперсности распыла форсунки
Стр.
ГЛАВА 3. ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ
3.1. Модификация лазерного однолучевого времяпролетного анемометра.
3.2. Распределение скоростей капель в факеле распыла форсунки.
3.3. Экспериментальное исследование пространственного распределения диспергированной фазы в полости факела распыла.
3.3.1. Измерения объемной концентрации капель
3.3.2. Измерения распределения удельных потоков жидкости.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОВОЙ ФАЗЫ
4.1. Усовершенствование устройств для реализации певмометрического метода измерений течения газа в факеле распыла
4.1.1. Приемники полного и статического давлений газа
4.1.2. Модификация высокочувствительного капиллярного микроманометра.
4.1.3. Методика пневмометрических измерений.
4.2. Поля скоростей и давлений газа в факеле распыла форсунки.
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ФИЗИЧЕСКОЙ КАРТИНЫ ДВУХФАЗНОГО ТЕЧЕНИЯ В ФАКЕЛЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ФОРСУНКИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕРИМЕНТА
5.1. Аналогия турбулентного движения газа в факеле с затопленной струей.
5.2. Две зоны двухфазного течения в факеле распыла форсунки.
5.3. Особенности движения дисперсной фазы потока в свободном факеле.
5.4. Кризис сопротивления газа движению капель
5.5. Выводы экспериментального исследования гидродинамики факела
форсунки.к
ГЛАВА 6. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ОСЕСИММЕТРИЧНОГО ФАКЕЛА РАСПЫЛА
6.1. Сочетание известных феноменологических подходов для описания двухфазного течения в факеле механической форсунки.
6.2. Турбулентное трение газа в факеле
6.2.1. Упрощение уравнений, описывающих струйное течение газа в автомодельной зоне факела.
6.2.2. Сравнительный анализ теорий Прандтля и Рейхарда
6.2.3. Особенность турбулентного трения газа в факеле распыла форсунки
6.3. Характеристики струйного течения в автомодельной зоне факелаполуэмпирическая модель свободного факела
6.4. Одномерная модель для расчета гидродинамической структуры потоков фаз в свободном факеле распыла механической форсунки.
6.5. Выводы по материалам шестой главы
ГЛАВА 7. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ
ТУРБУЛЕНТНОЙ ГАЗОВОЙ СТРУИ И ФАКЕЛА РАСПЫЛА ФОРСУНКИ.
7.1. Численная модель турбулентной газовой струи
7.1.1. Турбулентные течения и их аналитические модели.
7.1.2. Исходные уравнения для численной модели струи
1.3. Разностная схема.
1.4. Результаты моделирования основного участка струи
1.5. Расчет начального участка турбулентной газовой струи
2. Двумерная численная модель факела распыла форсунки
Стр.
7.2.1. Исходные уравнения для численной модели факела
7.2.2. Замыкание системы уравнений.
7.2.3. Разностная схема для расчета факела распыла.
7.2.4. Граничные условия.
7.2.5. Результаты моделирования факела.
7.3. Выводы по численному моделированию газовой струи
и факела распыла.
ГЛАВА 8. МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ
АКТОВ МАССО И ТЕПЛОПЕРЕНОСА
8.1. Кинетика хемосорбции в плоскопараллельном слое.
8.2. Экспериментальное исследование кинетики хемосорбции.
8.3. Численное моделирование кинетики хемосорбции
8.4. Численное моделирование и расчет теплообмена
отдельной капли с газовым потоком.
8.5. Выводы по моделированию кинетики элементарных актов
массо и теплообмена
ГЛАВА 9. ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХУГЛЕРОДА
9.1. Воздействие теплового излучения на процесс в сажевом реакторе
9.1.1. Основные стадии процесса и их влияние на дисперность сажи
как показатель качества
9.1.2. Дисперсность распыла сырья
9.1.3. Вклад теплового излучения в теплопередачу к каплям сырья
9.1.4. Движение и испарение капель в газовом потоке
9.1.5. Взрывное вторичное дробление капель.
9.1.6. Изменение прозрачности дисперсного потока по длине
реактора.
9.2. Расчет степени черноты капель сырья для получения техуглерода
9.2.1. Оптические характеристики поглощающей .среды
9.2.2. Вывод формул для расчета степени черноты капли
9.2.3. Экспериментальные данные ИК спектроскопии.
9.2.4. Результаты расчета степени черноты капель.
9.3. Выводы о роли теплового излучения в сажевом реакторе
ГЛАВА . ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ФАКЕЛА ФОРСУНКИ К РАСЧЕТУ И ОПТИМИЗАЦИИ
РАСПЫЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ
.1. Расчет гидравлических характеристик распылительных струйных
аппаратов.
.1.1. Гидравлический расчет инжектора
.1.2. Уравнение гидравлической характеристики эжектора.
.2. Расчет процессов тепло и массообмена при испарении распыленного форсункой сырья в сажевом реакторе
.3. Оценка массообменной способности распылительного аппарата
при мокрой газоочистке.
.3.1. Струйные представления о гидродинамике двухфазного потока
в распылительном аппарате.
.3.2. Уравнение баланса количества примеси.
.3.3. Исходные данные для оценки массообмена.
.3.4. Массообмен в свободном факеле
.3.5. Массообмен в стесненном факеле.
.3.6. Массообмен газа с жидкой пленкой на стенке аппарата
.3.7. Сводка результатов оценки абсорбционной способности
.4. Развитие методологии моделирования и расчета распылительных процессов и аппаратов
.5. Практические рекомендации по осуществлению процессов
тепло и массообмена в распылительных аппаратах.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА


Для экспериментального обоснования возможности пренебречь вторичным дроблением капель в факеле распыла форсунки, необходимо определить дисперсный состав капель, характеризуемый функцией распределения их по размерам, в нескольких поперечных сечениях факела по возможности без вмешательства в поток и проанализировать изменения спектра размеров капель в зависимости от аксиальной координаты сечения. Обычно же дисперсность распыла измеряют в одном, наиболее удобном для зтого сечении факела распыла. Необходимость экспериментальных измерений дисперсности распыла обусловлена тем, что в настоящее время в литературе нет однозначных и удовлетворительных методик для расчета дисперсных характеристик распыла форсунок. Если при моделировании гидродинамики факела распыла имеется информация о спектре размеров капель, наиболее полно отражающая дисперсные свойства жидкой фазы, то она может быть использована полностью путем разбиения дисперсного состава капель на несколько монодисперсных фракций или частично путем замены в модели реального полидисперсного потока капель их монодисперсным потоком. Одним из наиболее важных аспектов при моделировании распылительных процессов является гидродинамическое взаимодействие фаз в двухфазном потоке факела распыла. В связи с этим необходимо отметить, что, вопервых, в соответствии с вышеприведенным замечанием о малости величины критерия Вебера е для большинства капель в факеле распыла их деформацией при взаимодействии с газом можно с достаточной точностью пренебречь , . Вовторых, вследствие существенного различия примерно на два порядка динамических вязкостей жидкости и газа пренебрегают циркуляцией жидкости внутри капель, рассматривая их, таким образом, как твердые шаровые частицы , 7. Втретьих, с учетом малости и быстрого убывания объемной доли дисперсной фазы по мере удаления от сопла форсунки часто пренебрегают взаимным влиянием полей течения газа при обтекании им отдельных частиц , , , . В этом случае пограничные слои отдельных частиц не перекрываются и силу межфазного взаимодействия можно считать аддитивной по совокупности капель . Данное допущение считается справедливым при объемной доле а5 , что в соответствии с 1. Суммарная сила, действующая на каплю со стороны газового потока, включает в себя силу сопротивления трения, силу Архимеда, силу присоединенной массы, а также силу, обусловленную наличием градиентов давления в газе , . Изза малой плотности газа последними составляющими силы межфазного взаимодействия можно пренебречь . В этом случае межфазное взаимодействие целиком обусловлено силой сопротивления или суммарным гидродинамическим сопротивлением капель. РЛсргС1гМотн2. Си Ке4Яе3, 1. Си1Цйг 1ЦжЦг Ке4Яе1 3,9Ке0,, 1. Известив также эмпирические формулы для объемной плотности суммарной силы межфазного взаимодействия совокупности капель и газа. Это, например, формула Эргана , использованная в работах . УГа цДа2 0, ргс1з2Н 1УОТН , 1. СсЛ1е0,. I 1. Необходимо отметить, что перечисленные 1. Яе0 хоть и близкие, но все же отличающиеся в определенных пределах результаты рис. При гидродинамическом взаимодействии потока диспергированной жидкости с газовой средой возникает сложное двухфазное течение, сопровождающееся так называемым эффектом эжекции притока, увлечения газа из внешней области в полость факела распыла. Несмотря на обилие работ, посвященных форсуночному распыливанию жидкостей, указанный эффект до настоящего времени изучен недостаточно полно, о чем свидетельствует существование в современной литературе двух концепций, применяемых для физической интерпретации и математического описания этого явления. Согласно одной из них, основанной на теории турбулентных струй , механизм эжекции газа в полость факела распыла объясняют взаимодействием турбулентных молей газа в полости факела и его окрестности, происходящим при отсутствии градиентов давления в области взаимодействия . Важность указанного эффекта и необходимость учета его в модели гидродинамической структуры факела распыла диктуется тем обстоятельством, что эжекция газа факелом является одной из главных деталей общей картины двухфазного течения, в частности, течения газа вблизи границы факела.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.245, запросов: 242