Разработка энергоэффективных направлений производства реологически сложных вязких и дисперсных материалов на основе непрерывных теплотехнологических схем и интенсификации тепловых процессов

• Автор: Вачагина, Екатерина Константиновна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 409 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1. Анализ состояния вопроса.

1.1 Общая характеристика технологических процессов

производства и получения полимерных материалов

1.2. Классификация и эффективность различных методов интенсификации конвективного теплообмена в трубах и каналах
1.3. Математическое моделирование процессов теплообмена при ламинарных течениях в винтовых каналах.

Глава 2. Существующие теплотехнологические схемы производства

высоко вязких полимерных растворов и продуктов на их основе

2.1. Описание традиционной теплотехнологической схемы производства полиметакрилата.

2.2. Анализ эффективности традиционной теплотехнологической схемы производства полиметакрилата
2.3. Описание традиционной теплотехнологической схемы производства триацетатцеллюлозной основы кинофотоматериалов.
2.4. Анализ теплоэнергетической эффективности традиционной теплотехнологической схемы производства
триацетатцеллюлозной основы кинофотоматериалов
2.5. Общая характеристика теплотехнологии производств изопрена и синтетического изопренового каучука.
2.6. Существующие гидравлические системы золошлакоудаления действующих ТЭС
2.7. Обзор основных конструкций и эффективность серийно выпускаемых мазутоподогревателей ТЭС
Глава 3. Экспериментальное исследование теплообмена и гидродинамики ламинарных течений реологически сложных сред в каналах с
винтовой симметрией.
3.1. Задачи экспериментального исследования.
3.2 Описание экспериментальной установки и методики
проведения исследований теплообмена и гидродинамики при течении реологически сложных вязких сред в каналах с
винтовой симметрией.
3.3. Объекты исследования теплообмена и гидродинамики при течении реологически сложных вязких сред в каналах с винтовой симметрией
3.4. Методика обработки опытных данных по теплообмену и гидродинамике реологически сложных вязких сред в
каналах с винтовой симметрией.
3.5. Результаты экспериментальных исследований по интенсификации конвективного теплообмена в реологически сложных вязких средах.
3.6. Описание экспериментальной установки и методики проведения исследований по гидродинамике реологически сложных дисперсных сред в винтовых каналах.
3.7. Результаты экспериментальных исследований по гидродинамике движения реологически сложных дисперсных материалов в винтовых каналах.
3.8. Метрологическое обеспечение эксперимента.
Глава 4. Общая классическая постановка задачи теплообмена при
нестационарных ламинарных течениях реологически сложной
жидкости в каналах, обладающих винтовой симметрией
4.1 Основные допущения, реологическая модель, начальные и
краевые условия.
4.2. Построение и выбор винтовой системы координат
4.3. Общая постановка задачи
4.4. Основные допущения и краевые условия задачи о движении дисперсного материала в винтовом конвейере
с и образным кожухом.
4.5. Об эквивалентности классического и обобщнного решений поставленной задачи в условиях прилипания жидкости на стенках канала.
4.6. Об эквивалентности классического и обобщнного решений поставленной задачи в условиях скольжения жидкости на стенках канала.
4.7 Баланс механической энергии и анализ возникающих
эффектов
Глава 5. Методика и результаты численного решения нестационарных
задач гидродинамики и теплообмена при ламинарных течениях
реологически сложной жидкости в каналах с винтовой симметрией
5.1. Общий алгоритм решения поставленной задачи
5.2. Метод ФаэдоГалеркина решения гидродинамической
части задачи.
5.3. Метод ФаэдоГалеркина решения уравнения переноса энергии
5.4. Метод решения нелинейной системы ФаэдоГалркина
5.5. Результаты численных расчетов для каналов со шнековой винтовой вставкой
Глава 6. Частные случаи математической модели теплообмена при течении реологически сложных сред в каналах с винтовой симметрией
6.1. Постановка задачи и результаты расчтов стационарного теплообмена при течении реологически сложных сред в каналах с винтовой симметрией
6.2.Постановка задачи и результаты расчтов стационарного теплообмена при течении реологически сложных сред в призматических каналах
6.3. Постановка задачи и результаты расчетов гидродинамических задач движения дисперсных
материалов в винтовых каналах конвейерах.
Глава 7. Новые теплотехнологические схемы и процессы для производства
реологически сложных сред и материалов.
7.1 Энергосберегающая непрерывная теплотехнологическая схема производства триацетатцеллюлозной основы кинофотоматериалов.
7.2. Организация замкнутых утилизационных систем в производстве СКИ3 на базе интенсифицированного теплообменного оборудования
7.3. Энергосберегающая непрерывная теплотехнологическая
схема производства полиметакрилата.
7.4. Разработка механогидравличсских систем
зол о шлакоудал ения ТЭС на базе винтовых конвейеров
7.5. Результаты исследований и рекомендации но модернизации гладкотрубных подогревателей мазута серии ПМ.
Основные результаты и выводы
Литература


Известны также работы, в которых наиболее распространенным подходом является представление шероховатости в форме единичного выступа , . Такой подход хорошо описывает процессы теплообмена . Так, в , 9 отмечалось, что в данном случае возникает возможность получения нефизических решений, характеризующихся пульсациями давления и скорости. Тем не менее, при моделировании течений в каналах с большим шагом расположения выступов этот подход, позволяет получить достаточно точное решение. При винтовом оребрении труб и каналов в целях интенсификации конвективного переноса могут возникать самые различные формы поперечных и живых сечений. В связи с этим и возникает необходимость такого моделирования задач неизотермического течения жидкостей, которое предусматривало бы возможность рассмотрения произвольной формы сечения винтового канала. В работах , , , рассмотрены винтовые координаты, которые лучше всего использовать для решения большинства задач в каналах с винтовой симметрией. Я г, Я ф г, я г, 1. Б шаг винта. Введенная в рассмотрение система координат 1. В , с помощью системы координат, представленной в виде 1. Автомодельность заключается в условии ддг 0. Это позволяет в задачах изотермического течения жидкости в канале с винтовой симметрией считать составляющие вектора скорости функцией только переменных я1 ия2. Что касается задач неизотермического течения, то автомодельными относительно координаты я3 будут также составляющие вектора скорости V в пределах каждого численного слоя по длине канала. Исследования сходимости расчетных характеристик показывают, что метод разработанный в , позволяет обеспечить гладкость решения по всей длине исследуемого канала. Ч2ОЧ3, 1. О угловая скорость вращения винта к Б таг винта 1 время. Эти координаты позволяют упрощать запись граничных условий и сохраняют компактность математической формулировки задачи. Исходя из всего вышесказанного, представляется целесообразным применение винтовых координат 1. ГЛАВА 2. Полиметакрилат марки Д продукт полимеризации эфиров метакриловой кислоты и смеси синтетических высших первичных жирных спиртов фракции С С . ИС является готовым продуктом и называется присадкой полиметакрилатной марки Д. Применяется в качестве добавки к смазочным нефтяным маслам для повышения температуры застывания и уменьшения вязкости. Технологическая схема традиционного способа производства полиметакрилата изображена на рис. Получение смеси эфиров осуществляется в реакторе п. С С в растворе толуола, в присутствии катализатора серной кислоты и ингибитора гидрохинона. Реагенты в определенных соотношениях загружаются в реактор этерификатор п. С, затем подогреваются паром через змеевик. ГЧ. Рис. Традиционная теплотехнологическая схема производства полиметакрилалата. Таблица 2. Поз. Сборник мерник толуола. Продолжение таблицы 2. Поз. Процесс этерификации протекает при непрерывном перемешивании, при атмосферном давлении и температуре 5С. Водяные пары, образующиеся в процессе реакции, удаляются с парами толуола в виде азеотропа и конденсируются в конденсаторе п. Конденсат поступает в водоотделитель п. Толуол возвращается в реактор, а вода направляется на сжигание. Продолжительность процесса этерификации 5 часов. По окончании процесса полученный кислый эфиризат поступает в нейтрализаторпромывателъ п. Здесь эфиризат охлаждается речной водой через рубашку до температуры С, затем производится нейтрализация метакриловой, серной кислот, гидрохинона 2 5 раствором аммиачной воды. После нейтрализации смесь эфиризата и промывочных вод сепарируется в сепараторах п. Условные обозначения трубопроводов. Обозн. Транспортируемое вещество Обозн. Толуол является средой, обеспечивающей необходимый температурный режим и регулирование вязкости полимеризата в реакторе. Загрузка толуола в реактор в ходе реакции ведется периодически, суммарное количество его в конце реакции достигает 0, по отношению к, массе мономера. Инициатор реакции, предварительно растворенный в толуоле, подается в реактор также несколько раз в зависимости от хода реакции.