Критические режимы теплопереноса при ламинарном течении обобщенной ньютоновской жидкости в реакторе коаксиального типа

• Автор: Абайдуллин, Булат Равилевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 216 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1: Современное состояние теории и практики теплового взрыва.

1.1. Обзор результатов теоретических и экспериментальных исследований явлений теплового взрыва (ТВ).

1.2. Математическое моделирование и методы решения задач теории теплового взрыва.

1.3. Выводы. 41 Глава2: Математические модели задач тепло- и массопереноса при движении обобщенных ньютоновских жидкостей в каналах с коаксиальной геометрией.

2.1. Реакторная часть технологической схемы непрерывного производства полимеров (выбор исходных значений параметров для расчета)

2.2. Методика определения диапазонов безопасного проведения процессов.

2.3. Основные допущения используемые при математическом моделировании и реологическая модель.
2.4. Математическая модель теплопереноса при течении обобщенной ньютоновской жидкости в бесконечном коаксиальном канале.
2.5. Математическая модель теплопереноса при течении обобщенной ньютоновской жидкости на начальном тепловом участке в коаксиальном канале.
2.6. Математическая модель тепломассопереноса при протекании химической реакции полимеризации метилметакрилати в реакторе коаксиального типа.
2.7. Особенности методов численной реализации разработанных математических моделей и их апробация.
2.8 Порядок проведения численных расчетов.
2.9 Выводы. 99 Глава 3: Результаты численных исследований теплообмена при течении
обобщенных-ныотоновских жидкостей в коаксиальных каналах в условиях критических тепловых режимов
3.1 Результаты исследований процессов теплопереноса при течении обобщенных ньютоновских жидкостей в коаксиальных каналах бесконечной длины и их анализ.
3.2 Результаты численного исследования процесса теплопереноса при течении обобщенной ньютоновской жидкости на начальном тепловом участке в коаксиальном канале и их анализ.
3.3 Выводы.
Глава 4: Результаты численных исследований тепломассообмена в условиях близких к критическим в коаксиальном реакторе при протекании реакции гомофазной полимеризации метилметакрилати
4.1 Результаты численных расчетов температурных, гидродинамических и концентрационных полей процесса тепломассообмена в реакторе и их анализ.
4.2 Исследование влияния параметров характеризующих интенсивность тепловых источников на характеристики процесса полимеризации
4.3 Исследование влияния реологических параметров на возникновение критических режимов теплообмена в реакторе.
4.4. Алгоритм и рекомендации по выбору безопасного режима работы реактора полимеризации, разработанные на основании представленных результатов численных исследований.
4.5. Критические и безопасные диапазоны значений размерных параметров
реального технологического процесса непрерывного производства
полиметакрилатов марки В2 10%.
4.6. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ,
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Теоретические исследования процессов, в которых происходит явление прогрессивного нарастания температуры, а также проблемы, возникающие в результате этих явлений, в процессе эксплуатации различных теплоэнергетических установок привели к возникновению самостоятельного раздела в науке — теории теплового взрыва.
В классической теории, к которой относятся работы H.H. Семенова,
О.М. Тодеса, Я.Б Зельдовича, Д.А. Франк-Каменецкого, явление теплового взрыва определяется как резкий переход от малоинтенсивных тепловыделений к более интенсивным. Для обеспечения безопасности проведения производственных процессов, в которых возможно возникновение явления теплового взрыва, необходимо выявить причины возникновения этого явления, а так же указать на способы управления процессами теплопереноса в теплоэнергетических установках.
В настоящее время накоплен большой опыт исследований влияний некоторых определяющих факторов па возникновение явлений теплового взрыва в производстве. Однако не проведены расчеты тепловых процессов и не описаны характеры влияний этих факторов, в частности для непрерывного процесса производства полимеров.
В связи с тем, что задача по определению безопасных режимов работы технологического оборудования ставит целью получение практических рекомендаций по проведению производственных процессов, необходимо разработать и предложить простую последовательность для расчета диапазонов регулировки управляющих процессом теплообмена параметров.
В настоящее время перспективными на производстве считаются проточные реакторы с коаксиальной геометрией, в связи с тем, что они имеют большую поверхность теплообмена по сравнению с трубчатыми реакторами, а при наличии ленточной вставки коаксиальные реакторы не
Здесь А - оператор Лапласа по безразмерным пространственным переменным, б — критерий Франк-Каменецкого, характеризующий интенсивность тепловыделения. Для величины 5 получена оценка
6 сХ0/е, е=2,718, где Я.0 - первое собственное значение линейного
уравнения Ли + Хи = 0.
В данной работе ограничиваются рассмотрением симметричных случаев уравнения (1.19):
Дифференциальное выражение (1.20) представляет собой радиальную часть оператора Лапласа в пространстве п+2 измерений, п=-1 соответствует плоскопараллельной полосе, п=0 - цилиндру, п=1 - шару. Штрих означает дифференцирование по безразмерному текущему радиусу х. Параметр о в граничном условии предполагается неотрицательной величиной. Предельный, случай а—»оо соответствует первой краевой задаче 0|Х=1=О, детально проанализированной в [6, 30] для п=-1; 0; 1.
Задача о воспламенении плоского слоя при неодинаковых температурах стенок (несимметричное воспламенение) при подходящих безразмерных величинах в работе [70] решается с помощью следующей граничной задачи:
Модель Штесселя для теплового взрыва в поле гравитационных сил В работе [72] рассматривается наиболее простая для исследования замкнутая область квадратного сечения, бесконечная в одном из горизонтальных направлений и заполненная химически реагирующей жидкостью.
9"+(н + 1)х_10'+5ехрЄ = О,
(1.20)
(1.21)
0'+аО |ї=, = 0.
9"+5ехр0 = 0,
01.г=±|=±0О-
(1.22)
(1.23)