Математическое моделирование процесса течения высоковязких жидкостей с маловязким пристенным слоем в шнековых машинах

• Автор: Шагарова, Анжелика Анатольевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 171 с. : ил.

1.1 Математическое моделирование течения высоковязких жидкостей в шнековых машинах

1.2 Качественный анализ работы шнековых машин и пути интенсификации процесса

1.2.1 Конструкции рабочих органов шнековых машин и их расчетные модели

1.2.2 Гидродинамические модели

1.2.3 Граничные условия

1.2.4 Реологические характеристики

1.2.5 Пути интенсификации процесса

1.3 Математические модели структуры потоков в шнековых реакторах

1.3.1 Модель идеального вытеснения

1.3.2 Модель идеального смешения

1.3.3 Диффузионная модель

1.3.4 Ячеечная модель
1.3.5 Математическая модель реактора с ламинарным потоком
1.3.6 Математическая модель реактора е турбулентным потоком
1.4 Выводы по обзору литературы и постановка задачи исследования
Глава 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ
ВЫСОКОВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ С МАЛОВЯЗКИМ ПРИСТЕННЫМ СЛОЕМ В ШНЕКОВОЙ МАШИНЕ
2.1 Математическая модель движения высоковязкой ньютоновской
жидкости с маловязким пристенным слоем в шнековой машине
2.2 Математическая модель движения степенной жидкости с маловязким пристенным слоем в шнековой машине
2.3 Энергозатраты на вращение дорна при течении вьтсоковязкой жидкости с маловязким пристенным слоем
Глава 3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ
РАБОТЫ ШНЕКОВЫХ РЕАКТОРОВ
3.1 Математические модели шнекового реактора идеального и реального вытеснения с учетом теплопроводности внутри
потока и теплопередачи в рубашку
3.2 Математическая модель шнекового реактора с диффузионной моделью структуры потоков и градиентными граничными условиями
3.3 Анализ эффективности работы шнековых реакторов с различной структурой потоков
Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Теоретическое обоснование обработки реометрических данных
4.2 Аппаратура и методика проведения реометрических исследований
4.3 Анализ результатов экспериментальных исследований
Глава 5 РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И
ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ШНЕКОВЫХ МАШИН
ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ
5.1 Червячный экструдер
5.2 Реактор смешения
5.3 Экструдер смеситель для переработки сыпучих и 8 жидких компонентов
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Основные обозначения
Список использованных источников


Аналитическое решение является более предпочтительным по сравнению с численным так как позволяет выполнить анализ влияния различных факторов на исследуемый процесс и кроме того при численной обработке позволяет экономить машинное время. При разработке математической модели в задачу исследователя входит корректность физической постановки и правильность выбора метода решения. Построение математической модели заключается в объединении ряда различных уравнений, являющихся следствиями общих законов, таких как уравнения баланса, и в подборе соответствующих граничных условий, так, чтобы взаимосвязи между функциями и параметрами модели соответствовали взаимосвязям между функциями и параметрами в реальном процессе. Моделирование комплексных процессов, таких как процессы химической технологии, проводят, расчленяя их на просто определяемые подсистемы ,. Затем строят математическую модель для каждой подсистемы, вводя соответствующие упрощения и используя известные общие закономерности. Из этих моделей составляют общую математическую модель процесса и проверяют ее экспериментально. Независимо от того, насколько она сложна, математическая модель будет мало полезна, если не будет в достаточной степени адекватна реальному процессу. Существует несколько способов классификации математических моделей ,. В соответствие с природой процесса последние мог т быть детерминированными или стохастическими. В первом случае каждая переменная или параметр принимают некоторые определенные значения или ряд значений в зависимости от заданных условий. В случае стохастического процесса движение неопределенно, конкретное значение
любой переменной указать нельзя и известно только ее наиболее вероятное значение. Детерминированными являются модели, основанные на явлениях переноса. Математические модели можно также классифицировать по математической основе, на которой они строятся. Так, существуют модели, основанные на явлениях переноса, эмпирические модели, основанные па экспериментально наблюдаемых зависимостях, и модели, основанные на балансе заполнения. Далее, модель может быть классифицирована как установившаяся или неустановившаяся с фиксированными или распределенными параметрами относительно неизменными или изменяющимися в специальных координатах модель может быть также линейной или нелинейной. При математическом моделировании гидродинамических задач теории экструзии возможны два подхода 2. Первый заключается в использовании упрощенных математических моделей, отражающих только наиболее важные физические особенности конкретной задачи, и позволяющий получить аналитическое решение задачи. Несмотря на низкую точность, он позволяет быстрее выявлять новые закономерности и находить объяснение тем или иным гидродинамическим эффектам. Кроме того, упрощается анализ влияния различных факторов на гидродинамические характеристики процесса. Применение такого подхода целесообразно при исследовании принципиально новых узлов, учете специфических физических эффектов и явлений, получении начальных приближений для последующего численного решения задач. При втором подходе используют сложные математические модели, учитывающие с требуемой точностью физические закономерности, лежащие в основе рассматриваемой гидродинамической задачи. Решение задачи обычно получают с помощью численных методов. При соблюдении требований, связанных с устойчивостью и сходимостью численного решения, возможно получение результатов достаточно высокой точности. Анализ результатов численного решения обычно трудоемок. Определенный компромисс может быть достигнут сочетанием обоих подходов. При этом удается получить приемлемую точность результатов, не увеличивая значительно трудоемкость решения гидродинамической задачи. Анализ работ, посвященных математическому моделированию работы шнековых машин, имеет целью ознакомление с приемами и методами исследований и областью охватываемых проблем, выявление достоинств и недостатков существующих теорий и определение круга вопросов настоящей работы. Наиболее распространенным видом оборудования для процессов получения и переработки высоковязких жидкостей являются шнековые машины.