Расчетно-экспериментальное исследование гидромеханических и тепловых процессов в псевдоожиженном слое

• Автор: Митрофанов, Андрей Васильевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ РАСЧЕТА И

МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОСЕССОВ ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ

1.1. Общая характеристика процессов псевдоожижения

1.2. Способы расчета и моделирования режимных параметров

псевдоожижения

1.3. Теплообмен между твердыми частицами и ожижающим агентом

1.4. Выводы по главе 1 постановка задач исследования

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГИДРО

ДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПСЕВДООЖИЖЕННО СЛОЕ

2.1. Общие принципы моделирования на основе теории цепей Марко
2.2. Конвективная базовая ячеечная модель объекта исследования
2.3. Конвективнодиффузионная модификация базовой ячеечной мо
2.4. Обобщенная конвективнодиффузионная модель
2.5. Применение конвективнодиффузионной модели движения частиц
для моделирования поведения полидисперсного слоя
2.6. Применение конвективнодиффузионной модели движения частиц
для моделирования теплообмена между газом и частицами
2.7. Выводы по главе 2.
3. ЭКСПЕРИМЕ1ГГАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОМЕХАНИ
ЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПСЕВДООЖИЖЕН
НОМ СЛОЕ
3.1. Исследование расширения псевдоожиженного слоя
3.1.1. Исследование расширения плоского псевдоожиженного слоя
3.1.2. Исследование расширения объемного псевдоожиженного слоя
3.2. Исследования распределения концентрации твердой фазы по вы
соте псевдоожиженного слоя
3.2.1 Экспериментальное и численное моделирование распределения
концентрации частиц в цилиндрическом аппарате с псевдоожиженным слоем
3.2.2. Экспериментальное и численное моделирование распределения
концентрации частиц в плоском аппарате с псевдоожиженным слоем.
3.2.3. Экспериментальное и численное моделирование распределения
концентрации частиц в аппарате с объемным псевдоожиженным слоем.
3.3. Экспериментальное исследование теплообмена между частицами
и газом в псевдоожиженном слое.
3.4. Выводы по главе 3.
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
4.1. Принципиальная последовательность расчета аппарата
с псевдоожиженным слоем
4.2. Использование разработанной модели для расчетов процессов в псевдоожиженном слое
4.3. Разработка технических мероприятий для использования
неоднородности распределения твердой фазы по высоте лссвдоожиженного слоя
4.4. Использование результатов в научных и проектных работах.
4.5. Выводы по главе 4.
5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ
6. Список использованных источников
7. Приложения 1
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Программные средства защищены свидетельствами о регистрации программ для ЭВМ. Разработанные математические модели и методы расчета с их программно-алгоритмическим обеспечением используется в исследовательских и проектных работах в Ченстоховском политехническом институте, Польша; исследовательском центре Те1-Тек, Норвегия; ООО «Инженерный центр», г. Ярославль, Россия, а также в учебном процессе в Ивановском государственном энергетическом университете. Апробация результатов работы. Основные положения диссертации были заслушаны и одобрены на следующих международных отечественных и зарубежных конференциях: Международная НТК „Состояние и перспективы развития электротехнологии (Бенардосовские чтения). Иваново, ; Иваново, ; Иваново, ; Международная конференция «Математические методы в технике и технологиях»: ММТТ-, Воронеж, ; ММТТ-, Ярославль, ; МНТК «Информационная среда ВУЗа», Иваново, ; Международная НТК «Теоретические основы энергоресурсосберегающих процессов, оборудования и экологически безопасных производств», Иваново, . Публикации. По теме диссертации опубликовано печатных работ, в том числе, 7 работ в изданиях, предусмотренных перечнем ВАК, 1 положительное решение о выдаче патента на полезную модель. Структура и объем работы. Диссертация представлена на 3 стр. Псевдоожиженным называют состояние двухфазной (иногда трехфазной) системы (твердые частицы+жидкость), характеризуемое взаимным перемещением твердых частиц за счет обмена энергией с каким-либо её источником [1 ]. Рис. Плотный и псевдоожиженный слой сыпучего материала. Схема формирования псевдоожиженного слоя показана на рис. В вертикальную трубу 1 на решетку 2 через патрубок 3 подается зернистый материал, укладывающийся в виде плотного слоя, его поверхность будет наклонена под углом естественного откоса [2]. Если подавать сквозь слой восходящий поток жидкости, увеличивая его скорость, то некоторое время засыпанный материал будет оставаться неподвижным, а сопротивление слоя будет расти с увеличением скорости жидкости. Когда сила сопротивления фильтрации сравняется с весом слоя, то дальнейший рост гидравлического сопротивления его прекратится, а увеличение скорости потока газа будет приводить к расширению слоя, наступит так называемый предел устойчивости плотного слоя, переход его в псевдо-ожиженное состояние -5]. Скорость ожижающего агента, при которой плотный слой переходит в псев-доожиженное состояние называют скоростью начала псевдоожижения (первой критической скоростью). Скорость, при которой начинается унос частиц, называют второй критической скоростью. Если скорость ожижающего агента незначительно превышает скорость начала псевдоожижения, то говорят о спокойном псевдоожижении. С увеличением скорости газа в слое могут проявляться газовые пузыри, усиливающие перемешивание, при этом верхняя граница слоя достаточно отчетлива (собственно кипящий слой), если же свободная поверхность слоя испытывает значительные колебания, то такая система называется слоем с барботажем пузырей [1-3]. Специфический характер носит псевдоожижение в аппаратах с увеличивающимся снизу вверх поперечным сечением. В таких аппаратах псевдоожижение характеризуется наличием ядра псевдоожиженного слоя, в котором частицы перемещаются преимущественно вверх. Достигнув свободной поверхности, материал отбрасывается к периферии аппарата и сползает по стенкам вниз. Для псевдоожижения в узких высоких трубах характерно поршнеобразова-ние (образование подвижных «поршней» твердого материала, разделенных подвижными газовыми «пробками»). Известные достоинства техники псевдоожижения (развитая поверхность контакта фаз, интенсивный внешний и внутренний теплообмен и т. При всем разнообразии применения техники псевдоожижения в химической, металлургической, угольной, строительной, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности нет смысла в классификации аппаратов и технологических схем по отраслевому признаку. Обобщить области применения псевдоожиженного слоя можно, рассмотрев несколько типовых схем аппаратов (рис.