Турбулентное течение смешивающихся жидкостей в малогабаритных трубчатых аппаратах химических производств : численное моделирование

• Автор: Петровичева, Елена Александровна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Введение
Глава 1. Турбулизадия потока в трубчатых аппаратах как способ повышения эффективности смешения компонентов
1.1. Целесообразность использования малогабаритных трубчатых турбулентных аппаратов в химической технологии
1.2. Возможные схемы малогабаритных трубчатых аппаратов
1.3. Схемы турбулизаторов и их эффективность
1.4. Турбулизадия потока в каналах типа диффузор-конфузор
1.5. Роль отрывной зоны в турбулизации потока в трубах
1.6. Сравнение экспериментального, теоретического и численного подходов для решения задач гидродинамики
1.7. Численное моделирование турбулентных течений с помощью коммерческих пакетов программ
1.8. Методы численного решения задач математической физики
1.9. Численное исследование течений в трубчатых турбулентных реакторах диффузор-конфузорного типа
Глава 2. Система уравнений движения бинарной смеси
2.1. Основные упрощающие допущения
2.2. Система уравнений
2.3. Метод пристеночных функций (закон стенки)
Глава 3. Численное решение задач о турбулентном течении вязкой несжимаемой жидкости в осесимметричных каналах
3.1. Выбор метода решения краевых задач
3.2. Алгоритм и программа расчета осесимметричных турбулентных течений вязкой несжимаемой жидкости
3.3. Описание алгоритма и программы CANAL
3.4. Тестирование и настройка программного комплекса CANAL
3.5. Тестирование программы
Глава 4. Исследование влияния способов подвода компонентов, геометрической формы элементов МТТА, физических свойств компонентов и режимов движения на качество смешения
4.1. Влияние способа организации смешения и формы турбулизаторов
4.2. Многозонный подвод второго компонента.(подвод второго компонента через центрально-расположенную трубку)
4.3. Влияние профиля образующей в окрестности горловины
4.4. Влияние физических свойств компонентов
4.4.1. Отношение плотностей компонентов
4.4.2. Отношение коэффициентов вязкости
4.4.3. Число Шмидта
4.4.4. Влияние режима течения
Заключение
Список использованной литературы

Актуальность темы. При осуществлении технологических процессов в химической промышленности в последние годы широкое применение находят малогабаритные трубчатые турбулентные аппараты (МТТА), иногда называемые предреакторами. Их назначение - подготовка реакционной смеси к поступлению в основной реактор. Иногда они могут быть использованы как основные реакторы. Они имеют высокую производительность при малом объеме, просты в изготовлении и эксплуатации. Одним из достоинств малогабаритных трубчатых аппаратов является возможность обеспечения безопасности при работе с высокотоксичными и взрывоопасными веществами.
Однако исследованы эти аппараты пока еще недостаточно. Значительный шаг в понимании особенностей происходящих в них процессов сделан в работах кафедры процессов и аппаратов химической технологии, а в последнее время также на кафедре высшей математики Казанского государственного технологического университета. С 2002г. работы проводятся на кафедре прикладной химии Альметьевского государственного нефтяного института. Данная диссертационная работа продолжает эти исследования.
Диссертационная работа выполнена в рамках государственных программ:
1. Грант Президента РФ № 96-15-97179 по теме «Моделирование процессов полимеризации при производстве синтетических каучуков».
2. Программа 05 ГКНТ 12 «Разработка методов моделирования и расчета принципиально новых малогабаритных реакторов для осуществления быстрых химических реакций, эффективной теплопередачи и массообмена в турбулентных потоках с проведением опытных и промышленных испытаний».
3. Программа Республики Татарстан по развитию приоритетных направлений науки по теме № 19-12/99 (Ф) «Научные основы
малогабаритных аппаратах не могут решить все проблемы исследования этих процессов.
3. С помощью созданных к настоящему времени вычислительных методов и средств можно с достаточно высокой степенью достоверности определить все основные свойства таких аппаратов.
4. Задача разработки новых вычислительных алгоритмов, позволяющих сократить объемы вычислений, не утратила своей актуальности.
5. Малогабаритные трубчатые турбулентные аппараты, используемые в химической технологии, исследованы пока ещё недостаточно в смысле выяснения влияния схемы организации гидродинамики смешения, формы турбулизаторов, физических свойств компонентов и режимов течения на их характеристики.
Приведенные выводы позволили сформулировать тему диссертации, ее научную и практическую направленность.