Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений

• Автор: Червяков, Виктор Михайлович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 467 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ ТЕЧЕНИЯ СРЕДЫ, АКУСТИЧЕСКИХ И РЕЗОНАНСНЫХ ЯВЛЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ РОТОРНЫХ АППАРАТОВ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НОВЫХ И МОДЕРНИЗАЦИИ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
1.1 Использование роторных аппаратов для интенсификации процессов химической технологии
1.2 Использование теории подобия для описания нестационарных течений в роторных аппаратах

1.3 Анализ гидродинамики потоков среды в роторных аппаратах

1.3.1 Нестационарное течение жидкости в каналах роторного аппарата

1.3.2 Течение среды в зазоре между ротором и статором

1.3.3 Определение энергозатрат в роторных аппаратах

1.4 Возникновение автоколебательных и резонансных явлений в роторных аппаратах

1.5 Особенности кавитационных явлений в роторных аппаратах

1.6 Существующие методики расчёта роторных аппаратов

1.7 Выводы по аналитическому обзору и постановка задач исследования
2 ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ЭЛЕМЕНТАХ РОТОРНОГО АППАРАТА
2.1 Нестационарное течение несжимаемой жидкости в каналах
роторного аппарата
2.1.1 Зонный подход к закономерностям движения среды при переходе от подвижного канала к неподвижному
2.1.2 Изменение площади проходного сечения модулятора роторного аппарата
2.1.3 Модель течения среды во вращающихся каналах роторного аппарата
2.1.4 Критерии подобия нестационарного течения среды в
каналах роторного аппарата
2.1.5 Модель течения среды в каналах статора
2.1.6 Компьютерное моделирование течения несжимаемой
среды в канале статора
2.1.7 Границы применимости модели течения несжимаемой жидкости
2.1.8 Влияние массовых сил на течение среды в модуляторе роторного аппарата
2.2 Течение сжимаемой жидкости в каналах роторного аппарата
2.2.1 Модель течения среды во вращающихся каналах прямоугольного сечения
2.2.2 Модель течения среды в каналах статора
2.2.3 Компьютерное моделирование течения сжимаемой среды в каналах статора
2.2.4 Границы применимости модели течения сжимаемой
жидкости
2.3 Нестационарное течение среды в радиальном зазоре между цилиндрическими ротором и статором
2.3.1 Модель нестационарного течения жидкости в радиальном
зазоре между цилиндрическими ротором и статором
2.3.2 Компьютерное моделирование течения среды в
радиальном зазоре
2.4 Течение среды в радиальном зазоре между коническими
ротором и статором

2.4.1 Модель течения вязкой среды между коническими проницаемыми поверхностями
2.4.2 Численное решение уравнений
2.5 Определение энергозатрат в роторном аппарате
2.5.1 Потребляемая мощность роторным аппаратом с цилиндрическими ротором и статором
2.5.2 Потребляемая мощность роторным аппаратом с
коническими ротором и статором
2.5.3 Диссипация энергии в радиальном зазоре при
нестационарном течении
2.6 Выводы
3 КАВИТАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ В РОТОРНЫХ АППАРАТАХ
3.1 Динамика кавитационного пузыря с учётом влияния газосодержания на сжимаемость среды
3.1.1 Влияние содержания свободного газа на интенсивность кавитационных явлений
3.1.2 Уравнение динамики кавитационного пузыря
применительно к условиям работы роторного аппарата
3.2 Исследование влияния различных параметров на динамику кавитационного пузыря
3.2.1 Влияние числа акустической кавитации, газосодержания и начального радиуса пузыря на амплитуду кавитационных импульсов давления
3.2.2 Влияние содержания свободного газа в жидкости, критериев Вебера, Рейнольдса и начального радиуса пузыря на критерий акустической кавитации
3.2.3 Влияние режимных и конструктивных параметров роторного аппарата на критерий акустической кавитации
3.2.4 Влияние режимных и конструктивных параметров роторного аппарата на величину кавитационных импульсов давления

проектирования технологического процесса при выборе оборудования для оценки его эффективности и сравнения удельных энергозатрат. Для этого выражения для определения мощности должны содержать минимальное количество исходных данных. Наиболее полно этим требованиям отвечает методика расчёта предложенная в [5].
Энергетический баланс представлен в виде
N = N„ + N,. + N„ + N0, (1.31)
где Мк=рО,<У >2 12 - мощность необходимая для сообщения кинетической энергии жидкости вытекающей из отверстий ротора;
2 2
< V >=< У0 > +ю Щ - средняя скорость жидкости в отверстии ротора;
Лгг = Р3<2 - мощность необходимая для преодоления сопротивления в трубопроводах; Р} - разность давления на входе и выходе из аппарата.

Л'т = 2тс|хШ2ы Я /8 — мощность, расходуемая на преодоление сил трения в зазоре между ротором и статором при ламинарном течении жидкости.
Nа - акустическая мощность, которая в этих расчётах не учитывается.
= (А + В со) - мощность привода при вращении сухого аппарата (мощность холостого хода); А, В - постоянные величины, зависящие от конструкции аппарата.
К недостаткам (1.31) следует отнести, что потери мощности в радиальном зазоре рассчитывается для случая непроницаемых цилиндров, неизвестно как определить коэффициенты А и В, не учтена диссипация энергии в осевом зазоре между торцом ротора и корпусом аппарата.
Нам неизвестны методики расчёта потребляемой мощности для проницаемых конических роторов и статоров и для нестационарного течения в роторных аппаратах с проницаемыми цилиндрическими ротором и статором.