Моделирование процесса дистилляции в роторно-пленочном испарителе с шарнирно закрепленными лопастями

• Автор: Лежнева, Наталья Викторовна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ В РОТОРНО - ПЛЕНОЧНЫХ ИСПАРИТЕЛЯХ.
1.1. Роторно - пленочные аппараты для разделения жидких смесей
1.2. Гидродинамика роторно - пленочных аппаратов
1.3. Кинетика тепло - и массопереноса в роторно - пленочных аппаратах
1.4. Математические модели роторно - пленочных аппаратов
ВЫВОДЫ
ГЛАВА II. ГИДРОДИНАМИКА ЖИДКОЙ ПЛЕНКИ В РОТОРНО-ПЛЕНОЧНОМ ИСПАРИТЕЛЕ.
2.1. Уравнения движения жидкой пленки
2.2. Преобразование уравнений переноса импульса в жидкой пленке
2.3. Определение коэффициентов турбулентного обмена импульса, массы
и тепла
2.4. Метод решения уравнений переноса импульса в жидкой пленке
2.5. Численный эксперимент по гидродинамике жидкой пленки
ГЛАВА III. КИНЕТИКА ТЕПЛО - И МАССОПЕРЕНОСА В РОТОРНО -ПЛЕНОЧНОМ ИСПАРИТЕЛЕ.

3.1. Уравнения тепло - и массопереноса в жидкой пленке
3.2. Определение коэффициентов массопереноса
3.3. Решение уравнений переноса и расчет полей температур и концентраций по секциям роторно - пленочного испарителя
3.4. Численный эксперимент по кинетике тепло - и массопереноса в жидкой пленке
ГЛАВА IV. МЕТОД РАСЧЕТА ПРОМЫШЛЕЕНЫХ РОТОРНО -ПЛЕНОЧНЫХ ИСПАРИТЕЛЕЙ . ПРОМЫШЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ.
4.1. Сравнение расчетных данных с результатами промышленного эксперимента
4.2. Разработка алгоритма расчета и проектирования роторно -пленочных испарителей с шарнирно закрепленными лопастями
4.3. Выбор технологических режимов процесса дистилляции
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.
Способ проведения различных процессов массо - и теплообмена , совместного тепломассообмена и химического взаимодействия путем контактирования газа или пара с тонкой пленкой жидкости наряду с барботажем является одним из наиболее важных в химической технологии.
Эффективный метод интенсификации указанных процессов - осуществление их в поле центробежной силы. Принцип наложения на жидкую или газовую (паровую) фазы ( или на обе фазы одновременно ) турбулизующего воздействия с помощью специального вращающегося устройства - ротора используется в роторно-пленочных аппаратах (РПА), которые широко применяются в химической и смежных с ней отраслях промышленности.
Достоинством этих аппаратов является сравнительно небольшое гидравлическое сопротивление,малое время пребывания продуктов в аппарате (5-20 с.) , поэтому они незаменимы при переработке вязких , термолабильных, кристаллизующихся и загрязняющих поверхность теплообмена химических веществ.
Однако, применяемые в промышленности роторно-пленочные испарители с шарнирно закрепленными лопастями характеризуются невысокой эффективностью разделения при дистилляции. Решение данной проблемы возможно экспериментальным путем. Но такой подход связан с постановкой дорогостоящих и часто трудноосуществимых экспериментов. Повысить эффективность аппарата путем выбора режимных и конструктивных параметров возможно методом математического моделирования. Обоснованные математические модели процессов дистилляции в роторнопленочном испарителе с шарнирно закрепленными лопастями в настоящее время отсутствуют. Это обстоятельство не позволяет установить оптимальные технологические режимы процессов разделения в указанных аппаратах и провести реконструкцию аппаратов с целью повышения их эффективности.

? а2 “ рё) + сош* ( 2 ) ( 2.2.3 )
Т.к т гг1г=н-( Ц + Цт)~- I 2=н = 0 ,то сошг ( г ) = Грб - I | н. (2.2.4 )
дг 2 ч ёгу
Подставляя уравнение ( 2.2.3 ) в ( 2.1.1 ) с учетом ( 2.2.4 ) , будем иметь
Гри1+ и =|(п,) + |("гг)-(И+)у+о»2рг2 = |(п1г) +

г (Ф
у - г в | + сошЛ (г)
(р + рт) — -+Ш2рг2 = -(пгг)-(р+рт) —+
г дг г
ё2р ё2Р| _ д дУ
2 V .*4 дг 2г( р + рт)

- ( р + рт) — + со рг + г

а2р а2р| ёг2 йг2 г=н
(р+Рт)
' а2у ау у4
2г—- +
I Зт дг rJ

ё2р ё2р, ёг2 ёг2 '2=Н

22 да ЗУ + ю р г + 2 г
дг дг
(2.2.5)
Разделив обе части уравнения (2.2.5 ) на р г , получим
ттэу ,
+и~=(«+ит) дг дг
Г э2
Э-У 2 84 V 5г2 г дг г2)

ё р ё'
дат ёг

2 'г=Н

аит эу 5г дг

+ со г.
(2.2.6)