Моделирование седиментации твердых частиц при естественной конвекции в резервуарах

• Автор: Богер, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 187 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТОКОВ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ В ЗАМКНУТЫХ ЖИДКОСТНЫХ СИСТЕМАХ
1.1. Моделирование гидродинамической структуры
дисперсионной среды в частично заполненных
резервуарах в условиях тепловой конвекции
1.1.1. Физические предпосылки описания естественной конвекции и синтез уравнений
Обербека-Буссинеска
1.1.2. Анализ результатов экспериментальных исследований
1.1.3. Математические модели в приближении пограничного слоя
1.1.4. Исследование уравнений Обербека-Буссинеска численными методами
1.2. Математические модели потоков твердой фазы
в криогенных системах
1.2.1. Основные тепло-и физико-химические свойства криогенных жидкостей
1.2.2. Классический подход к моделированию гетерогенных систем
1.2.3. Математические модели твердой фазы на основе диффузионных представлений
1.2.4. Формулировка граничных условий для моделей диффузионного типа и аналитические решения задач для простейших геометрических объемов

* ГЛАВА 2. ЕСТЕСТВЕН! 1АЯ КОНВЕКЦИЯ ВЯЗКОЙ НЕСЖИМАЕМОЙ
ТЕПЛОПРОВОДНОЙ ЖИДКОСТИ В ВЕРТИКАЛЬНОМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ РЕЗЕРВУАРЕ СО СВОБОДНОЙ ГРАНИЦЕЙ
2.1. Постановка задачи
2.2. Численная схема решения уравнений Обербека-Буссинеска для внутренней осесимметричной задачи в цилиндрической системе координат
* 2.3. Анализ численной схемы
2.4. Вычислительный эксперимент по идентификации
основных параметров теплообмена при хранении
жидкого водорода в резервуарах типа РЦВ
2.4.1. Выбор структуры аппроксимации гидродинамического поля скоростей
2.4.2. Интерполирование функции тока во внутренних задачах естественной конвекции
2.4.3. Характеристики промышленных резервуаров
типа РЦВ

2.4.4. Адекватность математической модели
ГЛАВА 3. ПЕРЕНОС ТВЕРДОЙ ФАЗЫ В ЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ
В УСЛОВИЯХ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ
3.1. Формулировка математической модели
3.2. Образование осадка монодисперсной малоконцентрированной взвеси на дне вертикального цилиндрического резервуара
3.3. Образование осадка монодисперсной
* малоконцентрированной взвеси на боковую поверхность
вертикального цилиндрического резервуара
3.4. Обобщение математической модели на полидисперсный случай
3.5. Идентификация коэффициента конвективной диффузии
для диффузионной модели осаждения
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ОСАДКА В КРИОГЕННЫХ РЕЗЕРВУАРАХ И ЕЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
4.1. Методика прогнозирования максимальной толщины
осадка криовзвесей
4.2. Пример реализации
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
техническими материалами [32]. При эксплуатации криогенных систем тенденция к увеличению такого рода примесей отсутствует и, следовательно, они не могут существенно повлиять на качество криогенных жидкостей.
Газообразный водород получают в промышленных объемах методами конверсии природного газа, окиси углерода или электролизом воды [86]. При этом основная доля высококипящих примесей приходится на кислород и азот. Хотя дальнейший процесс ожижения включает в себя двухстадийную очистку, примеси (кислород и азот) присутствуют в значительных количествах [34]. Кроме этого, процесс накопления этих примесей в хранилищах имеет динамический характер, что влияет на качество криогенной жидкости и взрывобезопасность криогенной системы.
В связи с этим необходимы сведения о фазовых равновесиях в растворах водорода для систем Ы2 — Н2 и 02-Н2. Наиболее обстоятельный обзор немногих опубликованных работ приведен в [45], который базируется на оригинальных исследованиях Докопила, Омара и Пети. Заметный разброс экспериментальных точек в значительной степени объясняется методическими трудностями: отбор соответствующих проб и т.д. В то же время отмечается, что чувствительность используемого газового анализа не превышала 2 • 10-7 мол.доли, поэтому непосредственных измерений ниже 26 К проделать не удалось. В отношении растворимости кристаллического кислорода в жидком водороде исследователи пришли к заключению, что она должна быть меньше 5-10-7 мол.доли. Зависимость растворимости кислорода и азота от давления не обнаружена. Более совершенный экспериментальный метод применил Ходорков [84], изучавший растворимость азота в жидком водороде при температурах от 20 К- до 32 А* и давлениях, близких к равновесным: по его данным растворимость азота несколько выше, чем по данным [45]. В [114] на основе теории Ван-Лаара [63] с учетом полиморфизма кристаллов азота и кислорода в жидком водороде