Моделирование процесса переноса частиц твердого материала в трубопроводах систем вакуумной пылеуборки

• Автор: Феоктистов, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 161 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
Выполненная работа посвящена построению математических моделей движения газодисперсных потоков в трубопроводах систем централизованных вакуумных систем пылеуборки с целью разработки методов расчета потерь давления в пневмотранспортых трубопроводах, являющихся неотъемлемой частью комплексных систем обеспыливающей вентиляции.

Актуальность

Распределение скоростей в каждом сечении трубопровода определяет влияние газовой среды на движущиеся в ней частицы материала, поэтому для построения математической модели потока газовзвеси необходимо рассмотреть модель движения потоков транспортирующего газа воздуха в прямолинейном трубопроводе круглого сечения ,,. Далее необходимо рассмотреть движение газовзвесен в потоке газа, опираясь на законы механики и динамики многофазных гетерогенных систем. Рассмотрим основные модели движения газов. Среду можно моделировать двумя способами ,,. Вопервых, ее можно рассматривать как скопление маленьких сфер молекул, которые беспорядочно движутся относительно друг друга, но могут и двигаться упорядоченно. Общая трактовка вещества с молекулярной точки зрения дается статистической механикой, а неравновесные процессы в газообразной среде рассматриваются в кинетической теории. Вовторых, поведение газа можно моделировать, рассматривая его как непрерывную среду, движение которой аналогично движению вязкой жидкости, например, воды . Для первой модели важны свойства микроскопических малых частиц газа, для второй свойства макроскопических больших частиц. Гак как размеры частиц газовзвеси колеблются от молекулярных до сотен микрометров. Обычно среду рассматривают в движении с учетом согласованного взаимодействия молекул друг с другом. При таком описании газа могут использоваться законы аэродинамики. Предположим, что требуется представить течение среды вокруг сферы диаметром 1 мкм путем изучения течения вокруг сферы диаметром 1 см. Возникает вопрос, при каких условиях сфера диаметром I мкм. То есть, при каких условиях геометрически подобная текущая среда существует вокруг геометрически подобных тел Ответ, определяющий основной механизм движения среды, состоит в том, что в сходных участках текущей среды силы, действующие на элемент любого тела. Если считать среду несжимаемой и пренебречь силон тяжести, то основными силами, действующими в системе, будут инерционные силы, связанные с ускорением или замедлением небольших масс текущей среды вблизи тела, а также силы зрения, возникающие благодаря вязкости среды. Эти силы подобны, если в любой момент находятся в одном и том же отношении. Сила вязкости V п
где V относительная скорость текущей среды и тела, рг плотность среды, т вязкость среды и 1 диаметр тела . Яе безразмерную величину, которая описывает характер течения вокруг тела. ЛРг, 1. ЯеУс1и. По формуле 1. Рейнольдса в воздухе при нормальных условиях. Число Рейнольдса используется для описания типа изучаемого потока. При больших числах Рейнольдса инерционные силы будут гораздо больше, чем силы вязкости при малых числах Рейнольдса ламинарный, или плавный, поток является результатом преобладания сил вязкости. В этом случае линии тока остаются непрерывными на больших расстояниях от движущегося тела, хотя возможно и слабое перемешивание потока. Когда инерционные силы преобладают, линейная структура потока нарушается. Такой поток называется турбулентным. При турбулентном потоке происходит быстрое случайное перемешивание слоев за движущимся телом, которое распространяется почти до его поверхности. При значениях числа Рейнольдса, промежуточных между значениями, соответствующими ламинарному и турбулентному потокам, в любой момент поток может быть ламинарным или турбулентным промежуточный поток. Ламинарный поток также известен как поток Стокса, или вязкий поток, а турбулентный поток иногда называют потенциальным. Число Рейнольдса может использоваться, когда газ обтекает тело или течет внутри трубы. Переход от ламинарного течения к турбулентному происходит при различных числах Рейнольдса в этих двух случаях. Числа Рейнольдса, при которых преобладают различные типы течения, представлены в табл. Так как V относительная скорость среды и тела, число Рейнольдса описывает условия, когда или тело движется через неподвижную среду, либо газ обтекает неподвижное тело. При движении газа н длинной трубе его поток будет турбулентным, если число Рейнольдса превышает значения, приведенные в табл. Таблица 1. Турбулентный поток большое число Рейнольдса Рис.