Методы и средства технологической обработки многокомпонентных сред с использованием эффектов кавитации

• Автор: Кулагин, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.14, 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 406 с. : ил.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

1 Л. Технологические аспекты гидродинамической кавитации

1ЛЛ. Физическая теория кавитирующей жидкости

1.1.2. Кинетика кавитационного воздействия

1.1.3. Разрушительные эффекты развитой кавитации

1.1.4. Диспергация твердой фазы, полимеров, клеток и микроорганизмов

1.1.5. Применяемые типы смесителей, аэраторов, реакторов и др

1.1.6. Развитие теоретических методов повышения эффективности кавитационных аппаратов
1.2. Топливоподготовка и физика горения обводненных топочных мазутов и водотопливных эмульсий

1.3. Проблемы получения и сжигания водоугольных суспензий

1.4. Кавитационная подготовка высококонцентрированных малорастворимых полидисперсных субстратов для биотехнологических процессов на базе водоугольных суспензий
1.5. Изменение физико-химических свойств воды под воздействием гидродинамической кавитации
1.6. Роль кавитационной технологии в биологии, медицине, микробиологии и др
1.7. Цели и задачи исследований
2. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ КАВИТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ
2.1. Феноменологическая модель механолиза воды
2.2. Задача сопряжения для пузырька в жидкости. Физическая модель кавитирующей жидкости

2.3. Определение гидродинамических характеристик тел в условиях частичной кавитации или суперкавитации в сжимаемом потоке
2.3.1. Исходные условия к выбору определяющих уравнений
2.3.2. Краевая задача и модифицированное правило подобия
2.3.3. Суперкавитирующие профили
2.3.4. Решетка суперкавитирующих профилей в пузырьковом потоке-жидкости
2.3.5. Суперкавитирующие крылья конечного размаха в пузырьковом потоке
2.4. Расчет течения в проточном кавитационном реакторе
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Экспериментальные стенды
3.1.1. Суперкавитационный миксер (эмульгатор)
3.1.2. Экспериментальный стенд для гидродинамических исследований
3.1.3. Лабораторный суперкавитационный стенд
3.1.4. Крупномасштабный стенд для эрозионных исследований
3.1.5. Скоростная гидротермодинамическая труба СГДТ 1200
3.2. Методика проведения измерений
3.3. Хроматографический анализ отходящих газов
3.4. Термогравиметрический анализ образцов твердых частиц
3.5. Оценка достоверности полученных результатов
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Теплофизические особенности сжигания кавитационнообработанных топливноводяных смесей
4.1.1. Влияние различных факторов на влажностнодисперсные характеристики обводненных топочных мазутов, ВМЭ и процесс их сжигания

4.1.2. Модель кавитационного диспергирования смеси «вода-мазут»
4.1.3. Физическая модель сжигания мазута и ВМЭ
4.1.4. Термогравиметрический анализ образцов твердых частиц
4.1.5. Сравнительные результаты
4.1.6. Исследование эффективности кавитационной подготовки водоугольных суспензий в теплоэнергетике и биотехнологии
4.1.7. Использование кавитационнообработанных эмульсий
на базе моторных топлив
4.2. Физико-химическое воздействие гидродинамической кавитации
на водные системы
4.3. Влияние кавитационной обработки на прочность цементного камня
4.4. Применение кавитационной технологии для получения нанофазных материалов
4.5. Влияние кавитационной обработки на объекты живой природы (элементы кавитационной биомеханики)
4.6. Кавитационная обработка воды и ее использование в сельском хозяйстве
4.7. Первостепенные задачи дальнейших исследований
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Рисунок 1.12 - Реактор с подвижным кавитатором: 1 - конфузор; 2 - рабочий участок; 3 - опора скольжения; 4 - стержень; 5 - кавитатор; 6 - диффузор
С целью регулирования энергии кавитационного воздействия в некоторых конструкциях проточно-кавитационных реакторов используют полые цилиндрические кавитаторы, выполненные из упругого материала [131]. Оси цилиндрических кавитаторов лежат в плоскости поперечного сечения проточного участка (рисунок 1.13). При движении жидкости вдоль реактора полый кавитатор деформируется под действием динамического движения потока. Увеличение скорости течения жидкости приводит к деформации кавитатора с удлинением его по направлению потока, уменьшению скорости потока к восстановлению его цилиндрической формы. При деформации кавитатора изменяются площадь живого сечения потока и гидродинамическое сопротивление обтекаемого тела, что оказывает влияние на геометрические параметры каверны.
Рисунок 1.13 - Реактор с упругим кавитатором: 1 - конфузор; 2 - проточная камера; 3 - цельнометаллический кавитатор; 4 - упругий кавитатор; 5 - опорная шпилька; 6 - диффузор