Математическое моделирование прикладных задач гидродинамики в химической технологии и подводной баллистике

• Автор: Шахтин, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Состояние вопроса и задач исследования
1.1 Методы очистки гексафторида урана
1.2 Моделирование холодильных установок и теплосетей
1.3 Гидродинамика высокоскоростного движения тел в жидкости
1.4 Выводы по главе
2 Математическое моделирование технологии очистки гексафторида урана от фтористого водорода в процессе перелива из контейнера
2.1 Технологическая схема
2.2 Физическая постановка задачи
2.3 Математическая постановка задачи
2.4 Алгоритм расчета
2.5 Результаты расчетов
2.6 Выводы по главе
3 Математическое моделирование работы испарителя и конденсатора холодильного оборудования холодильной станции
3.1 Методика определения количества труб с хладоносителем в испарителе, находящихся в кипящем хладоне с учетом пузырьков
3.2 Оценки режимов теплообмена между трубками хладоносителя и жидким хлад оном
3.3 Формулы для теплообмена между газообразным хладоном и трубками хладоносителя
3.4 Дифференциальные уравнения для температуры хладоносителя в трубах испарителя и их интегралы
3.5 Результаты параметрических исследований математической модели испарителя
3.6 Расчет процессов тепломассообмена в конденсаторе

3.7 Расчет энергозатрат компрессора при различных давлениях в конденсаторе
3.8 Выводы по главе
4 Математическое моделирование гидродинамики хладоносителя и теплообмена во внутреннем и внешнем контурах холодильной станции и зданиях с потребителями
4.1 Математическое моделирование гидродинамики хладоносителя в теплосети холодильной станции
4.2 Результаты расчетов распределения хладоносителя по холодильным машинам
4.3 Постановка задачи и математическая модель для расчета распределения хладоносителя по зданиям 1, 2 и
4.4 Результаты расчетов распределения хладоносителя по зданиям 1, 2, 3
4.5 Методика расчета изменения температуры хладоносителя в зданиях 1,

4.6 Результаты расчетов изменения температуры хладоносителя внешнего контура и внутреннего контура в ТОУ зданий 1, 2,
4.7 Выводы по главе
5 Исследование гидродинамики и устойчивости стержня при кавитационном движении в жидкости
5.10 потере устойчивости стержня, движущегося в жидкости в режиме кавитации при входе в воду через преграду
5.2 Численный метод расчета суперкаверн
5.3 Выводы по главе
Заключение
Литература

Введение
Актуальность работы. На заводы по разделению изотопов урана поступает сырьё, содержащее значительное количество примесей. На стадии обогащения урана применяется гексафторид урана 11Т6, в котором постоянно присутствуют разнообразные легкие примеси, молекулярная масса которых меньше массы ЦТ6. Эти примеси усложняют процесс разделения и снижают эффективность и ресурсоемкость оборудования. Поэтому особое внимание уделяется чистоте гексафторида урана. В данной работе проводится математическое моделирование очистки ИР6 от легких примесей на стадии его перелива из технологического баллона в транспортный контейнер.
Для обеспечения оптимальных режимов эксплуатации технологического оборудования завода необходимо поддерживать стабильную температуру охлаждающей воды. В переходный и теплый периоды года подготовка охлаждающей воды производится холодильными машинами (ХМ) в холодильной станции (ХС) завода. В процессе анализа эксплуатации холодильных машин выяснилось, что их производительность составляет около 60% от номинального значения. В наиболее теплые периоды для обеспечения стабильной температуры хладоносителя необходимо включение большого количества холодильных машин, что приводит к увеличению затрат на электроэнергию. В связи с этим, возникла необходимость подробного анализа и оптимизации работы холодильных машин.
Также для изучения эффективности и оптимизации работы холодильной станции необходимо исследовать гидродинамику хладоносителя по технологическим контурам завода. Исследование гидродинамики хладоносителя необходимо, так как перенос холода определяется не только температурой хладоносителя, но и его расходом. Зная количество холода, которое производит и отдает во внешний контур холодильник, можно производить оптимизацию его работы.

Таблица № 2.1. Параметры в жидкости в начальный момент времени и после
численного расчета десяти часов перелива.
Жидкость
До перелива После перелива (10 часов)
Масса азеотропа 30,52 кг Масса азеотропа 0,14 кг
Масса слитого азеотропа 0,00 кг Масса слитого азеотропа 24,85 кг
Масса испарившегося азеотропа 0,00 кг Масса испарившегося азеотропа 3,44 кг
Концентрация слитого азеотропа 0,00% вес. Концентрация слитого азеотропа 0,40% вес.
Масса ГО 1,64 кг Масса ГО 0,0074 кг
Концентрация Р1Р 0,023% вес. Концентрация ГО 0,0127% вес.
Масса слитого Шб 0,00 кг Масса слитого ГОб 6221,00 кг
Масса ир’б 6999,00 кг Масса Шб 58,90 кг
Таблица № 2.2. Параметры в газовой фазе в начальный момент времени и после
численного расчета десяти часов перелива.
Г азовая фаза
До перелива После перелива (10 часов)
Объем 0,61 мъ Объем 2,48 мъ
Давление 2913,00 мм.рт.ст. Давление 3049,00 мм.рт.ст.
Температура 83,00 С0 Температура 92,41 С
Плотность смеси 46,22 кг! м* Плотность смеси 47,14 кг/м
Концентрация 27,30 % вес. Концентрация 9,36% вес.
азеотропа азеотропа
Масса азеотропа 7,75 кг Масса азеотропа 10,97 кг
Масса Р1Р 0,56 кг Масса ГО 0,73 кг
Концентрация ГО 1,97% вес. Концентрация ГО 0,62% вес.
Как известно из технологической схемы, перед началом перелива емкость нагревают до достижения необходимого давления в газовой фазе. С учетом уравнения (2.34) можно заключить, что требуемое давление газа достигается, в основном, за счет достижения в газе требуемой концентрации