Разработка и расчет процессов получения полимерных материалов и их аппаратурного оформления

• Автор: Липин, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 368 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных условных обозначений и сокращений

ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. Моделирование процессов тепломассопереноса и расчет формирования молекулярномассового распределения при синтезе и применении полимерных систем.

1.1. Применение тауметода к решению дифференциальных уравнений параболического типа

1.2. Теилоперенос в блоке полимеризующейся массы в форме пластины

1.3. Теплоперенос в системе пластина слой реакционной массы пластина.

1.4. Теплоперенос в системе слой реакционной массы пластина

1.5. Теплоперенос в блоке полимера цилиндрической формы

1.6. Тепломассоперенос в плоском слое реакционной массы при конвективном теплообмене и удалении низкомолекулярного продукта реакции.
1.7. Тепломассоперенос в системе пористый материал слой реакционной массы при конвективном теплоподводс и удалении низкомолекулярного продукта реакции .
1.8. Массоперенос в частице сферической формы.
1.9. Применение тауметода к решению задачи взаимосвязанного переноса влаги и теплоты
1 Применение тауметода для расчета молекулярномассового распределения при радикальной полимеризации.
Глава 2. Исследование кинетики полимеризационных процессов, осуществляемых в массе и концентрированных растворах мономеров
до высоких степеней превращения
2.1. Кинетика полимеризации метил метакрилата в массе
2.1.1. Экспериментальные исследования полимеризации метилметакрилата в изотермических условиях
2.1.2. Моделирование процесса полимеризации метил метакрилата в массе до высоких степеней превращения.
2.1.3. Изменение реологических свойств реакционной массы в процессе полимеризации метилметакрилата.
2.2. Кинетика полимеризации акриламида
2.2.1. Экспериментальные исследования процесса полимеризации акриламида в концентрированных водных растворах в изотермических условиях.
2.2.2. Моделирование процесса полимеризации акриламида в водных растворах
2.3. Кинетика сополимеризации производных метакриловой кислоты в концентрированных водных растворах
2.3.1. Кинетика сополимеризации метакрилата натрия с амидом метакриловой кислоты
2.3.1.1. Экспериментальные исследования сополимеризации метакрилата натрия с амидом метакриловой кислоты.
2.3.1.2. Моделирование кинетики сополимеризации метакрилата натрия с амидом метакриловой кислоты
2.3.2. Кинетика сополимеризации метакрилата натрия с метилметакрилатом .
2.3.3. Кинетика сополимеризации метакриловой кислоты с метакрилатом натрия.
2.4. Кинетика поликонденсации карбамида с формальдегидом
Глава 3. Процессы полимеризации, лимитированные теплоотводом
3.1. Полимеризация в коническом реакторе.
3.2. Полимеризация в шнековом реакторе.
3.3. Моделирование процесса поликонденсации карбамида с формальдегидом в рубчатом реакторе.
3.4. Моделирование процесса полимеризации в стренгах форполимера.
3.5. Моделирование процесса полимеризации в ленточном реакторе
Глава 4. Процессы полимеризации, сопровождающиеся удалением низкомолекулярного продукт реакции или растворителя
4.1. Экспериментальные исследования совмещенных процессов полимеризации и сушки
4.2. Моделирование совмещенных процессов полимеризации и сушки в сушильной камере с радиационноконвективным подводом теплоты
4.3. Моделирование совмещенных процессов полимеризации и сушки в аппарате с псевдоожиженным слоем.
4.4. Дополимеризация мономера в гранулированном форполимере поли метил метакрилата в реакторе с псевдоожиженным слоем
4.5. i аудирование дисперсных материалов путм проведения поликонденсации на поверхности частиц
4.5.1. Поликонденсация карбам и доформальдегидных соединений в тонких плнках на поверхности частиц псевдоожижснного слоя.
4.5.2. Эффективность капсулирования гранулированных материалов в аппаратах кипящего слоя.
4.5.3. Равномерность распределения пленкообразующего вещества по частицам падающего потока
Глава 5. Результаты исследований процессов получения полимеров на основе производных метакриловой кислоты и капсулирования гранул минеральных удобрений
5.1. Экспериментальные исследования на пилотной установке и аппаратурное оформление процесса получения водорастворимых полимеров
5.1.1. Эксиериментатьные исследования на пилотной установке.
5.1.2. Конструкция и принцип действия промышленной установки.
5.1.3. Результаты опытнопромышленных испытаний установки для получения непрерывным способом сополимера метакрилата натрия с метакриламидом
5.2. Разработка нового аппаратурнотехнологического оформления процесса получения гранулированного полиметил метакрилата для литья и экструзии
5.3. Аппарагурнотехнологическое оформление и результаты исследований процессов капсулирования и кондиционирования гранул минеральных удобрений
Основные результаты работы.
Список использованных источников


Важное отличие тауметода от метода Галркина состоит в том, что требование, чтобы пробные функции рцх по отдельности удовлетворяли граничным условиям, в тауметоде не выдвигается. В случае сложных граничных условий это требование может сделать метод Галркина громоздким и снизить его вычислительную эффективность изза дорогостоящих расчтов внутренних произведений. При использовании тауметода для обеспечения точного выполнения граничных условий необходимо ввести достаточное число коэффициентов в пробное решение. Рассмотрим, вначале, применение тауметода к решению дифференциальных уравнений параболического типа на примере модельной задачи о нестационарной теплопроводности пластины с граничными условиями первого рода. X 1, т0,
5
Кх,0Ио. Здесь 7аК , хгЛ безразмерная координата, а коэффициент температуропроводносги, Я нолутолщина пластины. Рис. Система координат, принятая при постановке задали. Задатся следующая форма приближенного решения
1хт Ха1тЧ1х
1. Лежандра того порядка, ат неизвестные коэффициенты, зависящие от времени. Полиномы Лежандра являются полной системой функций и обладают свойством ортогональности на стандартном отрезке 1 1
. В дальнейшем мы увидим, что это свойство полиномов Лежандра значительно сокращает объм вычислений при применении метода Галркина. Фпмх 2п 1 х Фх п ФпДх 0, 1. Лежандра любой степени. Подставим пробное решение 1. Фх,а0,. ФуаДт 1. Выполнение процедуры 1. Дт. Два коэффициента амДт и аДт выражаются через другие алгебраические коэффициенты за счет требования об удовлетворении 1раничных условий. Вычисления, проводимые с помощью рядов, становятся более эффективными, если производная дЧ I дх2 выражается через те же самые пробные функции ф3х, которые фигурируют в формуле 1 К. Эти соотношения справедливы, если функции Фх представляют собой полиномы Лежандра. Подставим 1. В силу свойства ортогональности многочленов Лежандра получаем систему обыкновенных дифференциальных уравнений относительно коэффициентов а,т в явном виде иа. Е чх ФкОО 7 Е ьт члх ркхс1х. Ьт, 0,1,К,М2 1. С учетом 1. Т0 1РР 1Й1р. Ы2. Коэффициенты ам1т и ат находим, потребовав удовлетворение решения 1. Н,0 1УаДт 1,. Решая совместно уравнения 1. Например, если 4 имеем следующую систему уравнений
оу. Она легко решается стандартными методами. Рассмотрим реализацию граничных условий второго и третьего рода. Первые 2 коэффициента в решении 1. Коэффициенты амчт и ан находим, потребовав удовлетворение решения 1. Производную д. Преобразуем выражения 1. Выпишем первые 6 членов ряда 1. На. Для ряда 1. Запишем граничные условия с учетом соотношений 1. Е5рарт д,т,
1. ВрзрМ Ч2М 1. Й1 е2 6м1йм 5н1 5к 5н0. Сыам5ы1. Ч1тт7г5рарт. В случае граничных условий третьего рода на поверхности пластины происходит теплообмен с окружающей средой по закону Ньютона. Ха1,тдх Яа,т1 1,
X Й1,тдх Ы а ,т 1с. Имеем так называемую симметричную задачу. Решение ищем, как и в предыдущем случае в виде многочлена Лежандра. В силу условия симметричности в решении будут представлены полиномы только четных степеней
Кх,т ах Фзх, 0,2,4,. Коэффициенты ат определяются из системы дифференциальных уравнений
7Ь. Коэффициенты Ьт определяются формулой 1 Коэффициент гыт находим, потребовав удовлетворение решения 1. Учитывая форму представления решения 1. Производная I дх, входящая в 1раничные условия, выражается че рез базисные функции согласно формулам 1. Подставим выражения 1. Таким образом, уравнения 1. На рис. Непрерывные линии соответствуют аналитическому, точки приближенному решениям. Данные рис. Как видно, при Го0, приближенное решение совпадает с аналитическим. Это позволяет сделать вывод о корректности полученных расчетных соотношений. Р0 К р
Рис. Изменение безразмерной температуры по толщине пластины. Ро0, 2 Ро0, 3 Ро0,3 4 Ро0, 5 Ро0,6. Мо1с4о. РоатВ2. Граничные условия первого рода. Рис. Изменение безразмерной температуры по толщине пластины. Ро0,5 2 Ро0,5 3РоОД5 4Ро0,5 5Ро0,3. Роа тК2. Граничные условия второго рода. Рис. Изменение безразмерной температуры по толщине пластины. Ро0, 2 Ро0,1 3Ро0,2 4Ро0,3. Роа тК2. Граничные условия третьего рода. В1.