Интенсификация процессов диспергирования и экстрагирования в роторном импульсно-кавитационном аппарате

• Автор: Монастырский, Максим Вячеславович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 178 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения

Введение

1 Анализ методов проведения и аппаратурного оформления

совмещенных процессов диспергирования и экстрагирования

из твердого в жидкость.

1.1 Анализ методов проведения совмещенных процессов диспергирования и экстрагирования и аппаратов для совмещенных процессов диспергирования и экстрагирования

1.2 Анализ гидромеханических и гидроакустических

факторов, влияющих на интенсивность процессов диспергирования и экстрагирования.

1.3 Выводы по первой главе и постановка задач

исследований

2 Разработка методик расчета гидродинамики потоков жидкости
и кавитации в роторном импульснокавитационном аппарате
2.1 Теоретические исследования течения потока жидкости
через прерыватель роторного импульснокавитационного аппарата.
2.2 Теоретические исследования течения потока жидкости в
зазоре между ротором и статором роторного импульснокавитационного аппарата.
2.3 Анализ кинематики и динамики кавитационных
образований в канале статора роторного импульснокавитационного аппарата.
2.4 Выводы по второй главе.
3 Анализ кинетики процессов диспергирования и экстрагирования в роторном импульснокавитационном
аппарате.
3.1 Анализ процесса дробления твердых частиц в роторном
импульснокавитационном аппарате
3.2 Анализ факторов, интенсифицирующих процесс экстрагирования из твердого в жидкость при обработке
в роторном импульснокавитационном аппарате.
3.3 Анализ и моделирование кинетики экстрагирования из
твердого в жидкость в роторном импульснокавитационном аппарате
3.4 Выводы по третьей главе.
4 Экспериментальные исследования процессов диспергирования и экстрагирования и разработка инженерных методов расчета процессов диспергирования и экстрагирования в роторном импульснокавитационном аппарате
4.1 Исследование процесса дробления твердых частиц
полимерных материалов в роторном импульснокавитационном аппарате
4.2 Исследование процесса экстрагирования пигмента
фиолетового из активированного угля в роторном импульснокавитационном аппарате.
4.3 Экстрагирование биологически активных веществ из
плодов шиповника I А.
4.4 Интенсификация процесса растворения присадок в
моторных маслах.
4.4.1 Характеристика и функциональное назначение
присадок в моторных маслах
4.4.2 Экспериментальные исследования процесса
растворения присадок в моторных маслах
4.4.3 Сравнительный анализ предлагаемой и
традиционной технологии растворения присадок в моторных маслах.
4.5 Рекомендации к инженерным методикам расчета
процессов диспергирования и экстрагирования
4.6 Конструктивные методы повышения эффективности
роторного импульснокавитационного аппарата
4.7 Выводы по четвертой главе . 1
Основные результаты и выводы.
Список используемой литературы


Во второй главе проведены теоретические исследования гидродинамики потоков в аппарате. Предложены уточненные методики расчета параметров потока жидкости в канале статора, в зазоре и параметров кавитационного пузырька. Методика расчета параметров жидкости в канале статора основана на модифицированном нестационарном уравнении Бернулли и волновом уравнении, которое позволяет учесть нестационарные процессы при перекрытом канале статора. Методика расчета параметров жидкости в зазоре роторного импульснокавитационного аппарата базируется на модели течения жидкости между двумя цилиндрами, один из которых вращается, и базируется на уравнении Куэтта. Получено уравнение для расчета диссипации энергии в зазоре аппарата с учетом турбулентной вязкости. Расчет параметров кавитационного пузырька учитывает изменение давления в канале статора и вторичное кавитационное давление от соседних пузырьков. В третьей главе проведен анализ процессов диспергирования и экстрагирования в роторном импульснокавитационном аппарате. Рассмотрено диспергирование частиц различного профиля в зависимости от их геометрических параметров и положения относительно рабочих элементов аппарата. Проведен анализ факторов, интенсифицирующих процесс экстрагирования из твердого в жидкость при обработке в роторном импульснокавитационном аппарате. Наиболее интенсифицирующим фактором является кавитация. Кавитация способствует звукокапиллярному эффекту, который увеличивает скорость пропитки пористых веществ и тем самым интенсифицирует процесс экстрагирования. Предложена методика расчета процесса экстрагирования в роторном импульснокавитационном аппарате. В четвертой главе проведены экспериментальные исследования гидромеханических и массообменных процессов в роторном импульснокавитационном аппарате. Эксперименты по диспергированию частиц полимерных материалов и экстрагированию пигмента фиолетового из активированного угля показали адекватность предложенных методик расчета и позволили уточнить эмпирические коэффициенты в соотношении для расчета коэффициента массоотдачи. Промышленные испытания роторного импульснокавитационного аппарата для процесса растворения присадок в моторных маслах показали эффективность применения этого аппарата. Предложены инженерные методики расчета кинетики процесса диспергирования и экстрагирования, рекомендации к проектированию роторных импульснокавитационных аппаратов. Предложены новые технические решения конструкции роторных импульснокавитационных аппаратов. Применение совмещенных процессов диспергирования и экстрагирования способствует более эффективному извлечению целевых компонентов из исходного сырья. В настоящее время имеется большое число типов экстракционной аппаратуры. Для проведения совмещенных процессов экстрагирования и диспергирования применяют колонные массообменные аппараты. Массообменные колонные аппараты с механическим перемешиванием обеспечивают высокую интенсивность и условия контактирования фаз, независимые от их транспортировки 2. Механическое перемешивание твердой фазы способствует образованию новых поверхностей, что ведет к увеличению межфазного контакта. Для многостадийного извлечения остатков катализатора из гранулированного полимерного материала используется колонный экстрактор с турбинными мешалками. Для экстрагирования из пористых, волокнистых, легкодеформируемых материалов применяют экстракторы с периодическим механическим отжимом в шнековых перегрузочно отжимных устройствах и последующим диспергированием отжатого сырья и перемешиванием в смесительных камерах рыхлительными ножами и турбинными мешалками 2. Колотные аппараты с механическим перемещением и рыхлением экстрагируемого материала 2 представляют собой колонны с вертикальным валом, снабженным транспортирующими лопастями, на корпусе которых укреплены тормозящие контрлопасти. В зоне рыхления экстракторов этого типа установлено значительно больше вращающихся лопастей и тормозящих контрлопастей. Активное воздействие на режим взаимодействия и транспортировки фаз непосредственно во время работы аппарата возможно при использовании регулируемых контрлопастей.