Моделирование процесса температурного разделения газа (эффект Ранка) на основе расширенной версии термодинамики

• Автор: Некофар Корос Хоссейн
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Основные понятия и характеристики вихревых труб.

История вихревой трубы

Исследование вихревого эффекта в России.

Принцип работы вихревой трубы.

Существующие теории вихревого эффекта Ранка.

1.2. Особенности нелокального подхода.

Общие положения.

Понятие о макроячейке.

Нелокальная термодинамика в процессах и аппаратах.

1.3. Постановка задачи исследования.
Глава 2. Вихревой эффект Ранка в нелокальном подходе
2.1. Общие соображения
2.2. Элементы гидродинамики вихря в нелокальном подходе
2.3. Теория вихревого эффекта Ранка.
2.4. Расчетный эксперимент с промышленными аппаратами
Глава 3. Экспериментальная проверка метода
3.1. Особенности экспериментальной проверки. Экспериментальный стенд.
3.2. Обработка экспериментальных данных.
3.3.Термодинамический метод расчета вихревой трубы
Основные результаты и выводы.
Заключение.
Список основной использованной литературы
Приложение 1. Справочная литература по вихревому эффекту Ранка
Список основных принятых обозначений
с скорость света в вакууме фундаментальная скорость, с 2,мс
4 Я инерционная сила в макроячейке, Н
к постоянная Планка, к 1,5 Джс
к постоянная Больцмана, к 1,3 ДжК
Ммолекулярная масса, кгкмоль
т масса макроячейки, кг
Р давление, Нм
Я газовая постоянная, Я Дж кмольК Я радиус текущего вихря,м г радиус макроячейки, м Т абсолютная температура, К
Л минимальный макроскопический масштаб времени, с р плотность, кгм3 со частота угловая скорость, 1с Т II диаметр радиус вихревой трубы, м в массовый расход, кгс
Ь длина, м
ш относительная безразмерная доля холодного потока т относительная безразмерная доля теплого потока 3 объемный расход, м3с линейная скорость, мс V объем вихря, м
Подстрочные индексы
с отношение к сжатому потоку х отношение к охлажденному потоку
г отношение к горячему потоку
Введение


В используемой концепции для нового метода предлагается освободиться от некоторых элементов модельности, сохранившихся в классической феноменологической термодинамике. Рассматриваемая процедура производится в рамках равновесного состояния с сохранением феноменологического стиля описания. Первоначально главной идеей научных работ проводимых на кафедре нефтехимической техники МИХМа был системно информационный подход . В основе этого подхода лежит использование принципов максимального правдоподобия при моделировании химикотехнологических процессов с введением в качестве критерия оптимальности информационной энтропии так называемый формализм Джеймса. При создании модели в рамках такого подхода опираются только на те соотношения, в справедливости которых не приходится сомневаться уравнения материального и энергетического баланса, условия нормировки концентраций, усредненные свойства системы в виде дополнительных уравнений. Полученную незамкнутую систему уравнений решают, используя условие максимума информационной энтропии. Такой подход позволил получить ряд известных соотношений как частный случай более, общих зависимостей и разработать новые оригинальные методики расчета процессов ректификации, абсорбции, химических превращений. Эти методики отличаются от традиционных большей степенью адекватности при меньших вычислительных затратах. В дальнейшем в теорию был введен параметр времени посредством обобщенного уравнения кинетики, удовлетворяющего принципу инвариантности. Начиная с х годов, акцент проводимых исследований сместился на поиск той недостающей фундаментальной информации, с помощью которой можно было бы выйти в неравновесную область и рассчитывать процессы, происходящие вблизи равновесия. Поскольку используемый подход является макроскопическим, то в настоящей работе речь фактически идет об установлении связи между эффектом температурного разделения газа с основными термодинамическими параметрами. Это обстоятельство отразилось на структуре работы. Важным результатом работы является косвенное подтверждение дискретной природы пространственно временной метрики, положенной в основу используемого подхода. Научная новизна работы заключается в новой, дискретной трактовке особенностей температурного разделения газа. См. Выяснить сущность эффекта температурного разделения газа эффект Ранка на основе нового подхода. В международном симпозиуме Образование через науку Москва. МГТУ им. Баумана. На международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов. Москваг. МГУ им Ломоносова. Основное содержание диссертационной работы отражено в восемнадцати публикациях, список приведен в конце диссертационной работы 7. Профиль научно технических конференций и изданий, связанных с техническими технологиями, обусловлен тем, что именно в этой области макроквантовый подход уже был известен целым рядом исследований прикладного характера. Глава. Литературный обзор 1. В главе кратко рассмотрено современное состояние представлений в области моделирования температурного разделения газа. Таким образом, в обзоре изложены известные из литературы предпосылки, которые легли в основу работы или с ней связаны. В газодинамике вихревых течений известно такое нетривиальное явление, как эффект ранка эффект Ранка Хилша, или вихревой эффект, заключающийся в том, что в вихревых трубах достаточно простой геометрии рис. Этот эффект выглядит по мнению автора еще более странным, если учесть, что, как и в случае вихревой стабилизации газовых разрядов, архимедовы силы должны были бы привести к всплытию в центре вихря более горячего газа. Область применения вихревых аппаратов настолько широка, что не представляется возможным в рамках одной главы описать всю гамму вихревых труб, нашедших промышленное применение. Кроме того, подобному вопросу посвящено большое количество работ список некоторых работ приведен в приложении2, в которых описаны вихревые энергоразделители, применяемые в технике. Вихревые аппараты прельщают своей простотой и широко используются в технике не только как разделители, но и как вакуумнасосы, осушители, сепараторы.