Автоматизация научных исследований гидродинамики псевдоожиженного слоя

• Автор: Сладковский, Дмитрий Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Г лава 1. Аналитический обзор
1.1 Автоматизированные системы научных исследований
1.2 Гидродинамика псевдоожиженного слоя
1.2.1 Методы экспериментального исследования псевдоожиженного слоя
1.2.2 Массообмен в псевдоожиженном слое
1.2.3 Колебательные характеристики перепада давления в слое
1.3 Моделирование реакторов псевдоожиженного слоя
1.4 Постановка задачи исследования
Глава 2. Экспериментальное исследование гидродинамики псевдоожиженного слоя
2.1 Описание экспериментальной установки
2.3 Обработка экспериментальных данных видеосъемки
2.3 Результаты, полученные в главе
Глава 3. Моделирование реактора псевдоожиженного слоя
3.1 Анализ экспериментальных данных
3.2 Моделирование реактора кипящего слоя
3.3 Результаты, полученные в главе
Глава 4. Программная реализация АСНИ
4.1 Разработка базовой библиотеки классов
4.2 Разработка программы АСНИ
4.2 Результаты, полученные в главе
Выводы
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Список использованной литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А. программный код модуля обработки экспериментальных
данных видеосъемки
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. программный код основных модулей АСНИ
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акт внедрения программно - аппаратного комплекса для исследования гидродинамики псевдоожиженного слоя

ВВЕДЕНИЕ
Разработка новых и модернизация существующих технологических процессов невозможна без использования современной научно-исследовательской экспериментальной базы, включающей широкий спектр оборудования, методов исследования и анализа.
В настоящее время научные исследования проводятся с помощью достаточно сложного оборудования и связаны с необходимостью обработки больших объемов информации. Автоматизация трудоемких задач по сбору, упорядочиванию, преобразованию и архивации входных/выходных потоков информации о процессе, проверке достоверности полученных данных, статистическому анализу и получению эмпирических зависимостей способствует повышению эффективности научных исследований.
Все это в полной мере относится к проведению научных исследований гидродинамики псевдоожиженного слоя (ПС) на экспериментальных стендах.
ПС, как объект исследования, обладает свойственными каждому конкретному объекту специфическими характеристиками, которые определяют постановку экспериментов.
При изучении гидродинамики ПС эксперименты необходимо проводить на относительно крупногабаритных пилотных установках (диаметр аппаратов не менее 0,2м). Это обусловлено требованием сохранения условий подобия концентрационных полей и структуры слоя на пилотной установке и промышленном объекте.
Информацию о структуре слоя позволяют получить опыты с «двухмерными» (плоскими) аппаратами, где в процессе исследования формируются данные о распределении пузырей по высоте слоя, скорости их подъема, поверхности контакта фаз и расширении слоя.
Обработка многомерных массивов экспериментальных данных (результаты видеосъемки, измерения локальной порозности слоя, флуктуации

перепада давления и т.д.) малоэффективна без использования автоматизированной системы научных исследований (АСНИ).
Создание экспериментальных стендов для изучения гидродинамики ПС с высокой степенью автоматизации обработки экспериментальных данных связано с большими экономическими затратами.
Наиболее эффективным решением этой проблемы является организация многопользовательского доступа к уникальному оборудованию через сеть Интернет. Это позволяет сократить затраты на разработку и испытание новых технологических процессов нескольким организациям, заинтересованным в выполнении научных и прикладных исследований ПС.
Использование информационно-телекоммуникационных технологий с возможностью проведения удаленных исследований является актуальной задачей и создает реальные предпосылки повышения качества и результативности не только прикладных научных исследований, но и дистанционного Интернет-обучения.

Рисунок 1.10 - Схема потоков и концентраций реагента в модели Като и Вена
5. Общий объем пузырей Уь в слое определяется по формуле
УЬ=(Н-Н0)8 (1.16)
где Н- рабочая высота слоя, Но - начальная высота слоя, Б - сечение реактора.
6. Диаметр пузыря в слое с1Ь на некоторой высоте от решетки Ь определяется из выражения:

'р и

О =1.4-Рр-с1р(~)1г + с10 'бв'

(1.17)

Ґ х04
и-и0л '
V п0

где п0- число отверстии решетки, приходящихся на единицу площади слоя, р0-плотность частиц, с!р- размер частиц; б0- начальный диаметр газового пузыря около распределительной решетки.