Интенсификация гидромеханических и тепломассообменных процессов при вибрировании и их аппаратурное оформление : На прим. пищевой пром-сти

• Автор: Зайцев, Евгений Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Семипалатинск
• Количество страниц: 434 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ стр.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛОМАССООБМЕНА ВИБРИРУЕМОЙ

В ЗАКРЫТОМ СОСУДЕ ЖИДКОСТИ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПРОЦЕССОВ И

АППАРАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

1.1. Исследование гидродинамики и тепломассообмена вибрируе

мой в закрытом сосуде жидкости

1.1.1. Исследование гидродинамики вибрируемой в закрытом

сосуде жидкости

1.1.1.1. Стадия относительного покоя и движения однофазной
жидкости
1.1.1.2. Стадия виброаэрации
1.1.1.3. Стадия вибротурбулизации
1.2. Исследование теплообмена вибрируемой в закрытом сосуде
жидкости
1.3. Разработка способа и устройств для получения дисперги
рованных газожидкостных систем
1.4. Исследование процесса виброэкстракции сычужного фермен
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛОПЕРЕНОСА ВИБРОКИПЯЩЕГО
СЛОЯ В ГАЗОВОЙ И ЖИДКОЙ СРЕДАХ
2.1. Исследование гидродинамики виброкипящего слоя в газовой
и жидкой средах
2.1.1. Исследование гидродинамики виброкипящего слоя в газо
вой среде
2.1.1.1. Пульсация давления газа в виброкипящем слое
2.1.1.2. Расширение виброкипящего слоя и его порозность
2.1.1.3. Энергия, подведенная к виброслою
2.1.1.4. Истечение зернистых материалов из вибрирующего ап
парата
2.1.2. Исследование гидродинамики виброкипящего слоя в жид
кой среде
2.1.3. Исследование гидродинамики виброаэрокипящего слоя
2. 2. Интенсификация и управление процессами переноса тепла в
виброкипящем слое в газовой и жидкой средах
2.2.1. Исследование внешнего теплообмена в виброкипящем слое
в газовой среде
2.2. 2. Мгновенный коэффициент теплоотдачи в виброкипящем
2.2.3. Теоретическое исследование внешнего теплообмена в
виброкипящем слое
2.2. 4. Исследование эффективной теплопроводности виброкипя
щего слоя
2. 2. 5. Исследование внешнего теплообмена и эффективной теп
лопроводности виброкипящего слоя в жидкой среде
2.2.6. Исследование внешнего теплообмена в виброаэрокипящем
2.2. 7. Исследование теплообмена газ твердые частицы в виб
роаэрокипящем слое
3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАСОСНОГО ДЕЙСТВИЯ ВИБРОКИПЯЩЕГО СЛОЯ ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА И ВИБРИРУЕМОГО ДИСКА, ПЕРФОРИРОВАННОГО ОТВЕРСТИЯМИ И НАКРЫТОГО МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ СЕТКАМИ ИЛИ ТКАНЯМИ, А ТАКЖЕ РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ С ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
3.1. Современное состояние вопроса
3.2. Исследование насосного действия виброкипящего слоя и вибрируемого диска, а также разработка вибронасосов и аппаратов с использованием насосного действия
3.2.1. Исследование насосного действия виброкипящего слоя
3. 2. 2. Исследование насосного действия вибрируемого перфори
рованного отверстиями и накрытого металлическими сетками или тканями диска
3.2. 3. Моделирование насосного эффекта вибрируемого диска и
виброкипящего слоя
3. 2. 4. Разработка вибронасосов с сетчатым и дисперсным клапанами и аппаратов с использованием насосного действия
3. 3. Исследование процесса смешивания вязких жидкостей вибромешалками и разработка их конструкции
3. 4. Разработка и исследование гальванокоагулятора
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ФИЛЬТРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОЛЕБАНИЙ
4.1. Классификация фильтров с применением колебаний, краткий анализ развития их конструкций и формулирование основных принципов их разработки
4.2. Разработка и исследование работы вибрационных фильтров
насосов
4.2.1. Разработка и исследование работы вибрационного фильтранасоса с движением жидкости через фильтрэлемент снизу вверх
4. 2. 2. Разработка и исследование работы вибрационного фильтранасоса с движением жидкости через фильтрэлемент сверху вниз
4.2.3. Разработка и исследование виброфильтранасоса для разделения суспензии с большим содержанием взвешенных частиц
4. 3. Разработка пульсационновибрационных фильтров
4. 4. Теоретический анализ процесса фильтрования с применением колебаний
4.4.1. Виброэффекты, сопутствующие процессу фильтрования с применением колебаний
4.4.2. Условия безосадочного Фильтрования
4. 4. 3. Влияние параметров вибрации, свойств осадка и перепа
да давления на начало движения слоя осадка
4.4. 4. Обобщение гидродинамической теории фильтрования
5. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТРОВАНИЯ И СУШКИ СУСПЕНЗИЙ
5.1. Современное состояние исследований и разработки комбинированных фильтрсушилок и пути их совершенствования 7 5. 2. Некоторые теоретические предпосылки разработки комбинированных аппаратов
5. 3. Разработка новых фильтрсушилок
5. 4. Разработка и исследование комбинированного вибрационного аппарата для интенсификации процесса получения пектина из концентрированной вытяжки
5. 5. Методы расчета комбинированных аппаратов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


При протоке жидкости б отличие от случая без протока на пузырек действует не только подъемная Архимеда и вибрационнная сила, но дополнительная сила, обусловленная вязкостью жидкости. За счет действия этой силы для зарезонансных пузырей равновесный уровень может располагаться внутри сосуда, если проток направлен против силы Архимеда, что нельзя осуществить в безпроточной жидкости. Выявлено, что с помощью изгибных стоячих волн, возбуждаемых в стенках канала, можно осуществлять управление однонаправленным движением дисперсной фазы в протекающей жидкости с пузырьками газа, создавая определенную форму волны и параметры вибрационного воздействия, в частности остановить газовые включения и локализовать их в определенной зоне канала . Газовые пузырьки в жидкости могут возникнуть как у дна, так и на некотором расстоянии от него на стенке оболочки. Локализация газовых пузырьков происходит в пучностях, причем лишь в тех точках, в которых колебания стенки и пульсации давления в столбе жидкости, а соответственно, и роя пузырьков находятся в фазе. Такое распределение локальных групп газовых пузырьков по сечению оболочки связано с характером сил взаимодействия типа сил Бьеркнеса, возникающих между колеблющимися телами в данном случае между газовой полостью и стенкой оболочки в жидкости. При синфазном движении взаимодействующих тел упомянутые силы имеют притягивающий характер, что и определяет скопление в указанных выше точках основной массы газовых пузырьков . Исследование распределения давления в вибрируемом столбе жидкости, наблюдение за движением пузырьков газа позволили выявить механизм их погружения и локализации. Для чего следует вычленить отдельные моменты этих сложных явлений первым существенным моментом является образование появление пузырьков газа в жидкости, вторым перенос движение пузырьков газа, третьим собственно локализация, преимущественное нахождение большого количества пузырьков в одном месте, образующих рой или подушку газа. Появление пузырьков газа возможно вследствие образования стоячей волны в жидкости, когда происходит каллеобразование с гребней волн, колебаний упругого сосуда и понижения давления ниже давления насыщения жидкости. Перенос пузырьков осуществляет более тяжелая, чем пузырьки газа, жидкость, циркулирующая в вибрируемом столбе. Причем движение вниз происходит в фазе повышенного давления на большее расстояние, чем в фазу разрежения, так как объем пузырька сокращается и подъемная сила меньше тормозит погружение. В фазе разрежения на пузырек действует сила притяжения, связанная с тем,что амплитуда разрежения с ростом глубины возрастает. Эту силу притяжения несколько нивелирует подъемная сила. Локализация пузырьков происходит в месте максимальных пульсаций, которые в стадии линейных колебаний и аэрации находятся внизу сосуда, в стадии Еибротурбулизации пузырьки распределены по всему объему, хотя преимущественно скапливаются вверху сосуда подъемная сила и внизу максимальное разрежение. Изученные резонансные режимы движения газожидкостных сред находят применение не только в процессах дегазации, аэрации, смешения обычно несмешиващихся жидкостей. Т.Д. Явление вибротурбулизации жидкости, контактирующей с газом в закрытом сосуде резонансное виброперемешивание в гравитационном поле было обнаружено Татевосяком и Н. В. Михайловым в году . Для наступления вибротурбулизации требуются более высокие ускорения вибрации выше 5 и некоторый индукционный период для накопления в жидкости определенного количества пузырькоЕ газа . Индукционный период колеблется от нескольких секунд до десятков минут. На переход жидкости в состояние вибротурбулизации влияют помимо параметров вибрации содержание в жидкости растворенного газа, наличие поверхностноактивных веществ, инородных включений, шероховатость стенок, соотношение объемов жидкости и газа над ней, вязкость жидкости. Оптимальные величины и соотношения всех этих факторов способствуют практически мгновенному наступлению вибротурбулизации, а иногда он становится вообще невозможным . Отметим также резонансный характер явления вибротурбулизации.