Взаимодействие газокапельных и пленочных потоков применительно к центробежной сепарации

Взаимодействие газокапельных и пленочных потоков применительно к центробежной сепарации

Автор: Елисеева, Ольга Анатольевна

Шифр специальности: 05.17.08

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2011

Место защиты: Москва

Количество страниц: 162 с. ил.

Артикул: 5075608

Автор: Елисеева, Ольга Анатольевна

Стоимость: 250 руб.

Взаимодействие газокапельных и пленочных потоков применительно к центробежной сепарации  Взаимодействие газокапельных и пленочных потоков применительно к центробежной сепарации 

Введение
Глава 1. Обзор исследований взаимодействия газоканельного и пленочного потоков
1.1. Исследование возмущений пленок жидкости при их капельном орошении.
1.2. Обзор исследований разделения газожидкостных сред, взаимодействия газокапельных и пленочных потоков применительно к центробежной сепарации.
1.2.1. Механизмы течения и разделения газожидкостных потоков в центробежных сепараторах, возникновение уноса дисперсной фазы.
1.2.2. Основные параметры пленки отсепарированной жидкости
1.2.3. Критические режимы работы центробежного сепаратора. Влияние параметров газокапельного течения на брызгоунос.
1.2.4. Влияние геометрических параметров центробежного сепаратора на
1 эффективность разделения.
1.2.5. Дробление и коагуляция капель при их движении в газовом потоке,
поведение капель в условиях дисперснокольцевого течения
1.3. Основные выводы и постановка задач исследования
Глава 2. Экспериментальное исследование ударного взаимодействия капли с пленкой жидкости
2.1. Описание экспериментальной установки.
2.2. Методика проведения экспериментов и обработки данных.
2.3. Результаты обработки экспериментальных данных
2.3.1. Оценка общей картины возмущений, вызванных ударным взаимодей
станем капли с пленкой жидкости.
2.3.2. Качественный анализ влияния характеристик пленки жидкости и падающей капли на геометрические параметры возмущений, относительный объем, количество и размеры вторичных капель
2.4. Оценка относительного объема вторичных капель в зависимости от параметров ударного взаимодействия капли и пленки жидкости.
2.5. Метод расчета относительного объема вторичных капель по параметрам соударения капли и пленки жидкости.
2.6. Анализ фракционного состава вторичных капель.
2.7. Основные выводы по главе.
Глава 3. Экспериментальное исследование газокапельного течения в поле центробежных сил.
3.1. Описание экспериментальной установки.
3.1.1. Принципиальная схема установки.
3.1.2. Особенности конструкции и работы элементов установки.
3.2. Методика проведения экспериментов и обрабо тки данных
3.3. Анализ и обработка экспериментальных данных
3.3.1. Общая картина газоканельного течения внутри сепаратора.
3.3.2. Результаты измерения гидравлического сопротивления аппарата
3.3.3. Структура газового потока внутри сепаратора
3.3.4. Влияние среднерасходной скорости газового потока и степени закрутки потока на входе на эффективность сепарации.
3.3.5. Расчет эффективности центробежной сепарации газожидкостного потока
3.4. Методика расчета центробежного сепаратора
3.5. Основные выводы по главе.
Основные результаты и выводы
Библиографический список
Приложение 1. Перечень средств измерений и технологического оборудования, необходимых для проведения экспериментальных исследований
процесса центробежной сепарации
Приложение 2. Профили осредненных по сечению относительной тангенциальной и осевой составляющих скорости газового потока внутри сепаратора в зависимости от относительного радиуса
Приложение 3. Сводные результаты экспериментов на моделях центробежного сепаратора.
Приложение 4. Акты внедрения центробежных сепараторов для разделения газожидкостной смеси в технологию производства биодизельного топлива
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Г массовая плотность орошения, кгУмс
Гуобъемная плотность орошения, м7с
Гу плотность орошения закрученного течения, м2с а высота входного сечения тангенциального патрубка, мм
Ь регулируемая ширина входного сечения тангенциального патрубка, мм
е массовая доля уноса
Е суммарный брызгоунос, кгс с диаметр, мм
О, К, Н внутренний диаметр, радиус и высо ка сепаратора, м с диаметр частиц, суммарный объем частиц с диаметрами ниже значения которого составляет общего объема частиц в газовом потоке, мкм со медиана объемного распределения диаметр частиц, суммарный объем частиц с диаметрами ниже значения которого составляет общего объема частиц в газовом потоке, мкм
6диаметр частиц, суммарный объем частиц с диаметрами ниже значения которого составляет общего объема частиц в газовом потоке, мкм
Пкав, Якав максимальные диаметр и глубина каверны, мм
бкаи диаметр капли, образующейся при дроблении другой капли, мм
Ра сила аэродинамического сопротивления, Н
Гт Г, сила поверхностного натяжения и увлекающая сила, Н
площадь входного сечения подводящей камеры сепаратора, м2
ускорение свободного падения, мс
центробежное ускорение закрученной пленки жидкости, мс
1ка центробежное ускорение падающей капли, мс
ш1 суммарное ускорение закрученной пленки жидкости, мс
Ьпал высота падения капель, м
ЬКОр максимальная высота короны, мм
Ьс1, бсул максимальная высота султана и соответствующий ему диаметр, мм
относительная высота сепарационной зоны
степень закрутки потока на входе центробежного сепаратора
Ккоаг константа коагуляции, м3с
Кразд фактор разделения
к коэффициент, учитывающий, какая часть динамического напора, обусловленного изменением пульсационных скоростей по длине капли, передается поверхности капли
Кр критерий давления
I капиллярная постоянная
линейный параметр аппарата линейный масштаб потока, м
п число частиц в единице объема в момент времени , 1м
По число частиц в единице объема в начальный момент времени, 1м3 1. количество вторичных капель с диаметром ,. ь расход газа, м3час
расход жидкости, лчас
разница в расходах влаги, содержащейся в газообразном состоянии в воздухе на входе и выходе из центробежного сепаратора, лчас
Оотс расход жидкости, отсспарированной в центробежном сепараторе, лчас
Чнач начальное содержание жидкости в смеси
0 количество неотсепарированной жидкости в смеси
, радиус и высота подводящей камеры, м г радиус, м
параметр осаждения время, с
относительное время
V объем, мм3 о суммарная скорость, мс
Г средняя скорость, мс
и г суммарная скорость газа вблизи поверхности пленки жидкости вне газового погранслоя, мс
IV от, радиальная, тангенциальная и осевая составляющие скорости, мс
о значение главного вектора скорости газа на границе раздела фаз
Р давление, кПа
потребляемая мощность, кВт
ДР гидравлическое сопротивление, кПа др р р разность плотностей газа и жидкости, кгм
а угол наклона лотка поверхности слоя жидкости относительно горизонтали, градусы
Р угол отклонения султана от вертикального положения, градусы у угол, под которым производился замер профилей скорости, градусы
5 толщина слояотсепарированной пленки жидкости, мм
3 средняя толщина слояотсепарироваиной пленки жидкости, мм
8 коэффициент отставания частицы
эффективность сепарации
X длина волны на поверхнос ти пленки, мм р динамическая вязкость, Пас
Р1 дополнительная турбулентная составляющая вязкости, Пас
V кинематическая вязкость, мс р плотность, кгм
о коэффициент поверхностного натяжения, Нм т0 касательное напряжение на поверхности, Пм
р угол закрутки потока, градусы
р средний угол закрутки потока, градусы
удх угол между осью тангенциального патрубка и радиусом, градусы
С, коэффициент гидравлического сопротивления.
Критерии подобия
СТ
ВоС1 с число Бонда для слоя жидкости
Са Юка, капиллярное число
Су 5 критерий циклонного процесса
Ей критерий Эйлера
Г Д1Г .
число Фру да для капли
кип
Ега 2 число Фруда для слоя жидкости
Са СТ критерий Галилея
IЧ0
Ие я
кап .1 г,
V Пш,,
параметр соударения
К и ч Р критерий Кутателадзе
4РЖРг
ст V рж
М параметр уноса
я Яеи,
, параметр вязкости
Окаг число Онесорга для капли
КОЛ
корреляционным параметр
Бг параметр толщины слоя жидкости
Лесг Рлси ст число Рейнольдса для слоя жидкости
Ко, Лая число Рейнольдса для капли, движущейся в газе
Кект жют число Рейнольдса для капли
1Уе,, и число Вебера для капли.
Подстрочные индексы и сокращения
бр брызгоунос
вг.кап вторичные капли
вт.кап. вторичные капли ього размера
вх поток на входе в сепаратор
выхлр выхлопная труба сепаратора
г газ
ж жидкость
к камера
кав каверна
кап падающая капля
кор корона
кр критическая величина о осевая
п пороговое значение
над падение капли
пл отсеиарированная пленка жидкости
нодв.тр подводящая груба сепаратора
расч расчетное
сл слой жидкости
ссп сепарационная зона
сррасх среднерасходная относится к скорости газового потока
ст статическое т требуемое значение ч частица пил цилиндр
шах максимальная величина i минимальная величина г радиальная т тангенциальная
Н вода.
ВВЕДЕНИЕ


Для выделения дисперсной жидкой фазы из газокапельного потока в настоящее время применяются сепараторы различных типов, среди которых наиболее широко распространенным является класс центробежных каплсулови гелей изза их достаточно высокой эффективности и производительности, простоты в изготовлении и малой металлоемкости. Высокая степень очистки в аппаратах данного типа достигается за счет правильного расчета скоростей движения фаз при проектировании и строгого поддержания значений режимных параметров при эксплуатации сепаратора для уменьшения возможности срыва части отсепарированной жидкости со стенок аппарата и ее последующего уноса, который является основной причиной снижения разделительной способности аппарата. Сложность общей картины газокапельного течения, взаимодействия капельного и пленочного потоков в центробежных сепараторах обусловливает грудносги ее полного математического описания. Литература по численным исследованиям сепарационных процессов, основанная на решении системы уравнений НавьсСтокса с использованием различного рода упрощений, достаточно обширна . Однако до настоящего времени отсутствуют универсальные математические модели, отражающие всю специфику течения применительно к любой конструкции сепаратора. Различные полуэмлирические методы расчета применимы к конкретным типам и конструкциям сепараторов 8. Этим вызвана необходимость исследования закономерностей влияния режимных параметров на эффективность центробежной сепарации с параллельным изучением отдельных элементов течения для более детального понимания их динамики. Одним из таких элементов является процесс ударного взаимодействия одиночной капли с движущейся пленкой жидкости, как один из механизмов возникновения вторичного уноса. Результаты исследования такого взаимодействия могут быть полезны для решения общей задачи повышения эффективности разрабатываемых новых конструкций аппаратов химической технологии, в частности, центробежных сепараторов. Помимо каплеулавливающих устройств капельные и пленочные потоки характерны для многих процессов, реализуемых в разнообразных тепло и массообменных аппаратах химических технологий. Здесь возможны течения с капельным орошением горизонтальных или вертикально стекающих пленок жидкости, в том числе, осложненные закруткой потоков. Таким образом, детальное изучение механизма образования и динамики возмущений на движущейся пленке при ес капельном орошении является актуальной задачей. Цель работы выявление закономерностей взаимодействия газокапельных и пленочных потоков в условиях гидродинамического возмущения пленки жидкости внешними факторами, такими как капельное орошение и воздействие газового потока разработка методики расчета центробежного газожидкостного сепаратора, учитывающей различные механизмы возникновения вторичного уноса. Российской Федерации. Российской Федерации. МГУИЭ Государственного контракта с Федеральным агентством по науке и инновациям . Методы исследования и достоверность полученных результатов. Для решения поставленных задач разработаны и изготовлены. Полученные экспериментальные данные основываются наiсертифицированных средствах измерения. Достоверность выводов базируется на использовании классических уравнений механики жидкости и газаприменительно к моделям закрученных потоков. Основные результаты диссертационной работы докладывались на VII Научнопрактической конференции1 Московская наука проблемы и перспективы г. Москва, г. VII Международной научнопрактической конференции Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности г. СанктПетербург, г. VII Всероссийской конференции молодых ученых Проблемы механики теория, эксперимент и новые технологии г. Новосибирск, г. VI Международной научнопрактической конференции Экологические проблемы индустриальных мегаполисов г. Москва г. Научной конференции студентов и молодых учных МГУИЭ г. По результатам работы опубликовано научных работ, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 4 патента Российской Федерации 6 Центробежный сепаратор для разделения двухфазного потока, 9 Центробежный сепаратор, 1 Вихревой центробежный сепаратор, 0 Центробежный возвратнопрямоточный сепаратор. Личный вклад автора.

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: 0.309, запросов: 242