Интенсификация гидродинамических процессов в струйных аппаратах пищевой промышленности

• Автор: Сивенков, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава I. Современное состояние проблемы интенсификации массообменных процессов и выбор объекта исследований

1.1. Общие положения

1.2. Состояние вопроса по оценке массообменных характеристик сорбционных аппаратов пищевой и микробиологической промышленности

1.3. Пути повышения производительности КСИА по газовой

1.3.1. Механизм уноса газа свободными струями жидкости

1.3.2. Гидродинамическая обстановка в рабочем объеме

КСИА по газовой фазе

1.3.3. Постановка задачи исследований
Глава 2. Теоретическое рассмотрение гидродинамики двухфазных потоков в вертикальных трубах при струйном диспергировании
газовой фазы
2.1. Вывод уравнения циркуляционного контура
2.2. Гидравлические потери энергии в сливной трубе
Глава 3. Экспериментальные исследования гидродинамической обстановки в КСИА проточного типа с дополнительным соплом, установленным над сливной трубой
3.1. Описание схемы экспериментальной установки
3.2. Методика проведения эксперимента по изучению гидродинамики газожидкостных потоков в трубах КСИА проточного типа с дополнительным соплом
3.2.1. Методика проведения эксперимента по определению условий устойчивой работы аппарата
3.2.2. Методика определения производительности КСИА
по газовой фазе
3.2.3. Методика определения коэффициента сопротивления циркуляционного контура
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований
4.1. Гидродинамическая обстановка в опускных и подъемных трубах КСИА проточного типа с дополнительным соплом над сливной трубой
4.1.1. Структура газожидкостной смеси в опускных
и подъемных трубах. Границы режимов работы КСИА
4.1.2. Образование газожидкостной смеси в опускных трубах
4.1.3. Структура потока газожидкостной смеси в сливных
трубах КСИА

4.2. Унос газа в трубы КСИА проточного типа
из основного и дополнительного сопла
4.3. Гидравлические сопротивления циркуляционного контура
4.4. Гидравлические сопротивления сливной трубы
4.5. Диаметр газовых пузырей в опускной и подъемных трубах
Глава V. Методика инженерных расчетов КСИА
5.1. Предварительная обработка исходных данных для проведения гидродинамических, тепловых и массообменных расчетов
5.1.1. Расчет требуемого значения объемного коэффициента массоотдачи ведется по уравнению (1.8.)
5.1.2. Расчет максимального теплового потока от биомассы £>б
5.1.3. Составление теплового баланса в ферментаторе
5.2. Гидродинамический расчет ферментатора
Основные выводы
Список литературы
Приложение

Основные обозначения
а — удельная поверхность контакта фаз, м2/м3;
С — концентрация целевого компонента, кг/м3;
Е - диссипация энергии, Вт/м3;
Е - площадь поверхности контакта фаз, м2;
(7 — массовые силы, н;
g - ускорение свободного падения, м/с2, ^ = 9,81); Н- высота (глубина), м;
I — инжектирующая способность струй, І = <2^0ж,
Ь - длина, м;
М - скорость переноса массы, кг/с; р — давление, Па;
(? - объемный расход, м3/с;
5 - площадь поперечного сечения, м2;
V — средняя скорость, м/с;
V - объем, м3/с;
и - локальная скорость, м/с; и> - приведенная скорость, м/с;
рж — поверхностный коэффициент массоотдачи, м/с; рг - расходное газосодержание;
Рк- объемный коэффициент массоотдачи, с"1;
(і - коэффициент динамической вязкости, Пах; р - плотность, кг/м3;
V - коэффициент кинематической вязкости, м2/с;
£ - коэффициент сопротивления;
о - коэффициент поверхностного натяжения, н-м; фг — объемное газосодержание;

Анализ экспериментальных работ по исследованию влияния формы проходного сечения сопла показал, что струи вытекающие из сопел имеющих прямоугольное сечение и кольцевое сечение менее стабильны и разрушаются на более малых длинах, чем цилиндрические. Это говорит о том, что импульс этих струй, при сравнимых скоростях, в осевом направлении меньше, что связано с потерей массы [27; 41; 66]. Для конструкции струйно-
инжекционного аппарата разрушение струи недопустимо, т.к. струя должна обладать достаточной энергией для внесения газа в объем жидкости, и организации движения газожидкостной смеси по трубам аппарата. Поэтому поиск увеличения производительности КСИА по газовой фазе, в дальнейшем, велся в направлении изучения общей гидродинамической обстановки в рабочем объеме аппарата.
1.3.2. Гидродинамическая обстановка в рабочем объеме КСИА.
Обзор литературных данных
Движение газожидкостных потоков в каналах, будь это элементы рабочего объема технологических аппаратов или коммуникации, несмотря на огромное количество научных статей, изучено не достаточно, чтобы получить надежные теоретические зависимости для проведения инженерных расчетов.
Основываясь на определениях «надежных» и «ненадежных» наук, которые дал в своем президентском послании Американской ассоциации за научный прогресс Кеннет Боулдинг, двухфазные газожидкостные потоки в технических приложениях можно отнести к «ненадежным» наукам [63].
Обусловлено такое заявление было целой совокупностью причин, а именно:
- газожидкостные потоки характеризуются бесконечным разнообразием геометрических форм поверхности контакта фаз и режимов течения;
- долго сохраняющимся влиянием гидродинамической предыстории;