Исследование двухфазных течений в роторе осадительной центрифуги

• Автор: Павлова, Наталья Валерьевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 117 с.

РЕФЕРАТ
Диссертация 117 с., 70 рис., 1 табл., 112 источников.
Объектом исследования является гидродинамика в роторе осадительной центрифуги при различных значениях параметров, определяющих физическую обстановку внутри ротора центрифуги.
Цели работы состоят в создании математической модели для описания гидродинамических процессов в роторе центрифуги и определения технологических и конструктивных параметров ротора центрифуги, обеспечивающих требуемую эффективность разделения тонкодисперсной суспензии.
В процессе работы созданы физико-математическая модель, расчетный алгоритм и программные средства для исследования структуры потоков в роторе центрифуги. Проведено сравнение результатов численных и натурных экспериментов по разделению водных суспензий микрокристаллической целлюлозы и нитроцеллюлозы в лабораторной установке, являющейся моделью промышленной центрифуги. Проведен анализ влияния конструктивных и физических параметров на процесс разделения суспензии в роторах различных конструкций.
Разработанные программные средства применены для численного решения задач в гидродинамике центробежного разделения и анализа влияния конструктивных и технологических параметров на обстановку в роторах центрифуг.
1 АНАЛИЗ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ
1.1 Основные сведения о процессах разделения неоднородных систем
1.2 Основные характеристики и центрифугируемых материалов
1.3 Характеристики центрифуг, применяемых для разделения тонкодисперсных суспензий
1.4 Гидродинамика осадительных центрифуг
1.5 Математическое описание движения жидкости в роторе центрифуги
1.6 Методы решения дифференциальных уравнений
1.7 Математическая модель процесса центробежного разделения
1.8 Выводы
2 ЧИСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В ГИДРОДИНАМИКЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ
2.1 Роль численного эксперимента при моделировании гидродинамических процессов
2.2 Постановка задачи
2.3 Конечно-разностное решение задачи
2.4 Алгоритм и его реализация
2.5 Течение жидкости в различных роторах
2.6 Движение частиц твердой фазы
2.6.1 Влияние основных сил на движение частицы
2.6.2 Влияние силы Кориолиса на траекторию движения частицы
2.7 Выводы
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ В ЦЕНТРИФУГЕ С БИ-КОНИЧЕСКИМ РОТОРОМ
3.1 Оценка применимости разработанной модели

3.1.1 Определение критического диаметра осаждающихся частиц
3.1.2 Сравнение результатов численных и натурных экспериментов
3.2 Влияние конструктивных параметров ротора центрифуги на разделение суспензий
3.2.1 Влияние высоты ротора на степень разделения суспензии
3.2.2 Влияние диаметра ротора центрифуги на степень разделения суспензии
3.3 Влияние расхода суспензии и частоты вращения ротора центрифуги на эффективность осаждения частиц твердой фазы
3.4 Влияние вязкости дисперсионной фазы на эффективность разделения
3.5 Использование поля центробежных сил для разделения системы газ -твердое тело
3.6 Выводы
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИИ В ПРОМЫШЛЕННОЙ ЦЕНТРИФУГЕ
4.1 Выбор высоты ротора центрифуги
4.2 Обоснование наличия диска в роторе центрифуги
4.3 Определение технологических параметров центрифуги
4.4 Определение конструктивных параметров ротора центрифуги
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
«'і

52,,, 02,
д у/ д'ц/ 1 дц/ дг2 дг2 г дг
= -ГСО (2.4)
Решив совместно (2.3), (2.4), через уравнения (2.1), (2.2) можно определить обе компоненты вектора скорости.
Таким образом, задача (1.3) сведена к решению уравнений для переноса вихря, функции тока, при этом все уравнения единообразно можно представить в следующем виде [60]:
аШ^У ~ М - ч=° ■
(2.5)
Каждое из приведенных выше уравнений совпадает с уравнением (2.5), если ср считать зависимой переменной, а под а1р, Ь^, с^ и с1г понимать различные функции. Эти функции перечислены в таблице (2.1).
Таблица 2

Мэфф
д(ри2) дг г2 Б,.,

' д <2 + V2 > др д Ы2 +г2] др
дг V 2 ) дг дг 1 2 J дг
р-г

Таблица (2.1) наглядно показывает общность вида уравнений и различия между ними.
2.3 Конечно-разностная аппроксимация задачи
Решение исследуемой системы дифференциальных уравнений (2.5) можно осуществить различными способами [56]. Например, обычная проце-