Интенсификация процесса разделения эмульсий и суспензий в полях высокоинтенсивных моночастотных и широкополосных ультразвуковых колебаний

• Автор: Кузовников, Юрий Михайлович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Образование, существование и разделение эмульсий и суспензий
1.1 Объект исследования. Суспензии. Эмульсии
1.2 Анализ дисперсных систем. Выявление причин достижения равновесия в системе
1.2.1 Получение дисперсных систем
1.2.2 Устойчивость дисперсных систем
1.3 Нарушение устойчивости дисперсных систем. Методы интенсифицирования разделения. Оборудование
1.3.1 Коагуляция
1.3.2 Флокуляция
1.3.3 Оборудование
1.4 Ультразвуковая коагуляция. Механизм. Состояние проблемы
1.4.1 Акустические течения
1.4.2 Акустические течения в свободном пространстве
1.4.3 Течения вне акустического пограничного слоя
1.4.4 Акустические течения в пограничном слое
1.4.5 Пондеромоторные силы
1.4.6 Сила Бьеркнесса
1.4.7 Сила Стокса, связанная с изменением вязкости
1.4.8 Сила Оссеена, возникающая вследствие искажения формы волны
1.4.9 Сила, возникающая при взаимодействии пульсирующего газового пузырька с акустическим полем
1.4.10 Акустический флотационный эффект
1.4.11 Ультразвуковые аппараты для обработки жидких сред
1.5 Постановка задач исследования
2 Выявление оптимальных режимов и условий укрупнения частиц дисперсной фазы в эмульсиях и суспензиях под действием ультразвуковых колебаний

2.1 Основы физической теории устойчивости и коагуляции дисперсных систем (теория ДЛФО)
2.1.1 Электростатическая составляющая расклинивающего давления
2.1.2 Молекулярная составляющая расклинивающего давления
2.2 Определение расстояния между частицами в дисперсной системе, находящейся в состоянии агрегативной устойчивости
2.3 Радиационные силы, действующие на частицу в ультразвуковом поле
2.4 Определение работы акустического поля по сближению частиц дисперсной фазы
2.5 Потери ультразвуковой энергии при распространении в жидкой
среде с взвешенными мелкими частицами
2.5.1 Ослабление акустических волн в однородной жидкой среде
2.5.2 Ослабление акустических волн в неоднородной жидкой среде
2.5.3 Потери акустической энергии при возникновении кавитации
2.6 Определение интенсивности акустической волны ослабленной за счет поглощения в жидкой среде и рассеивания на мелких частицах
2.7 Определение области интенсивной коагуляции частиц дисперсной фазы в жидкой среде под действием ультразвуковых колебаний
3 Разработка и исследование ультразвукового технологического
оборудования для интенсификации разделения эмульсии и суспензий
3.1 Выбор конструкций ультразвуковых излучателей с максимальным энергетическим выходом
3.1.1 Ультразвуковой излучатель с рабочим инструментом грибовидной формы
3.1.2 Ультразвуковой излучатель с развитой поверхностью рабочего инструмента
3.1.3 Ультразвуковой излучатель увеличенной мощности с развитой поверхностью рабочего инструмента
3.2 Меры подавления деструктивного влияния ультразвуковых колебаний и интенсификации коагулирующего действия
3.2.1 Уменьшение интенсивности ультразвукового воздействия
3.2.2 Создание избыточного давления в обрабатываемой жидкой среде

3.2.3 Вытеснение дисперсных частиц из зоны высокой кавитационной активности
3.2.4 Экранирование кавитационной области
3.3 Используемые материалы, оборудование и методика исследований
3.4 Ультразвуковая обработка суспензии
3.5 Ультразвуковая обработка эмульсии
3.6 Ультразвуковая обработка трехфазной дисперсной системы
3.7 Ультразвуковая обработка жидкости насыщенной газом
4 Создание ультразвуковых аппаратов для разделения больших объемов эмульсий и суспензий и исследование их функциональных возможностей
в натурных условиях
4.1 Обезвреживание отходов бурового производства на производственных площадках нефтехимического комплекса
4.2 Осветление больших объемов облепихового виноматериала в условиях производства
Заключение
Список использованных источников

Ограниченность применимости теоретически полученных зависимостей является следствием линеаризации уравнений для акустического течения. Простой же анализ баланса сил в левой и правой частях уравнения Навье-Стокса показывает, что скорость течения линейно зависит от колебательной скорости. Этот случай характерен для быстрых акустических течений, когда число Рейнольдса значительно превышает единицу.
Эккартовское течение можно рассматривать как течение несжимаемой жидкости под действием градиента радиационного давления, вызванного затуханием акустических колебаний в результате потерь в среде, а торможение потока обусловлено лишь сдвиговой вязкостью среды. Максимум скорости у этих течений лежит достаточно далеко от поверхности излучателя [46].
При рассмотрении задачи мы пренебрегли зависимостью скорости потока от координаты X, т.е. фактически считали силу Т7 постоянной и не зависящей от координат. В действительности, в связи с поглощением акустических колебаний в среде, сила Р зависит от координаты X.
В предельном случае (и в сильно поглощающих средах) поглощение энергии и импульса акустических колебаний происходит в тонком слое вблизи поверхности колеблющегося тела. Такие акустические течения называются течениями типа «затопленной струи». Аналогичный тип течений можно получить и в маловязкой среде при амплитудах колебаний тела, больших, чем толщина акустического пограничного слоя. Характерной особенностью таких течений является распространение струи за пределами поглощающего слоя, аналогично струям, вытекающим из сопла.
Решение уравнения для течения типа «затопленная струя» более сложное, чем для течения Эккарта. Анализ решения этого уравнения показывает, что максимум скорости течения в этом случае лежит на поверхности излучающего тела и имеет кубическую зависимость от амплитуд колебательной скорости.