Математическое моделирование и совершенствование пульсационного массообменника для системы "тонкодисперсный сорбент-жидкость"

• Автор: Алиев, Мурад Ризванович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 207 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКИ
ДЛЯ СОРБЦИИ В СИСТЕМЕ «ТВЕРДОЕ ТЕЛО - ЖИДКОСТЬ»
1.1. Основные способы проведения сорбционных процессов
1.2. Аппаратура для систем «тонкодисперсный сорбент
жидкость»
1.3. Гидравлика течений жидкостей в каналах с проницаемыми
стенками
1.4. Особенности реологического поведения суспензий
1.5. Закономерности фильтрования суспензий
1.6. Основные закономерности процессов массопередачи
1.7. Цели и задачи исследований
2. СОРБЦИОННАЯ УСТАНОВКА С КЛАПАННО - ПУЛЬСА-ЦИОННЫМ МАССООБМЕННИКОМ
2.1. Модуль реактор - массообменник для системы
«тонкодисперсный сорбент - жидкость»
2.2. Разработка клапанно-пульсационного массообменника
3. ГИД Р О ДИНАМ Ж А ПОТОКОВ В КАНАЛАХ С ПРОНИЦАЕ -МЫМИ СТЕНКАМИ
3.1. Течение жидкостей в одиночных каналах с проницаемыми стенками
3.2. Течение жидкостей в смежных каналах с проницаемыми стенками
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГИДРАВЛИКИ И КОНВЕК -ТИВНОГО МАССООБМЕНА ПОТОКОВ В КЛАПАННО
ПУЛЬСАЦИОННОМ МАССООБМЕННИКЕ
4.1. Математическое описание гидравлики и конвективного
массообмена потоков в разделенных проницаемой пере
городкой смежных каналах
4.2. Численная реализация математической модели
4.3. Проведение численных экспериментов
4.4. Экспериментальные исследования конвективного
массообменав клапанно-пульсационном массообменвике
и идентификация математической модели
4.5 Методика расчета клапанно-пульсационного
массообменника
4.6. Пример расчета опытно-промышленного клапанно-пульсационного массообменника
5. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДУЛЯ РЕАКТОР - МАССООБМЕННИК ДЛЯ ПРОЦЕССОВ СОРБЦИИ В СИСТЕМЕ «ТОНКОДИСПЕРСНЫЙ СОРБЕНТ - ЖИДКОСТЬ»
5.1. Исследование и расчет статической сорбции для систем «тонкодисперсный сорбент - жидкость» с изотермой Фрейндлиха
5.2. Динамика сорбции в модуле реактор-массообменник
РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Акт внедрения двухсекционного клапанно-пульсационного массотеплообменникаКТМ-2 для процессов,
проводимых в системе «суспензия - жидкость»
Приложение 2. Акт внедрения процесса обработки винопродуктов тонкодисперсными сорбентами в сорбционном модуле типа «реактор - массообменник» СКТМ
ОБОЗНАЧЕНИЯ
а(х, 0 - массовая концентрация компонента в единице объема твердой фазы (сорбенте), кг/м3;
ах, I) - массовая концентрация сорбированного компонента в единице объема твердой фазы, кг/м3; й0- начальная концентрация компонента в твердой фазе, кг/м3; а - равновесная концентрация компонента в твердой фазе, мг/г; а0* - концентрация компонента в твердой фазе, равновесная с0, кг/м3; авх(Г) - концентрация компонента в единице объема твердой фазы на входе в реактор, кг/м3;
А = а/й0* - безразмерная концентрация компонента в единице объема твердой фазы;
Авх аВз/а0* - безразмерная концентрация компонента в единице объема твердой фазы на входе в реактор;
Ь - 8у/(Мср0) - фактор проницаемости;
с(х, /) - массовая концентрация растворенного компонента в единице объема жидкой фазе, кг/м3;
с*(х, Г) - равновесная массовая концентрация компонента в единице объема жидкой фазы, кг/м3;
с0~ начальная концентрация компонента в жидкой фазе, кг/м3; с0* - концентрация компонента в жидкой фазе, равновесная а0,, кг/м3; свх(/) - массовая концентрация растворенного компонента в единице объема жидкой фазы на входе в реактор, кг/м3; сМ) - массовая концентрация растворенного компонента в единице объема жидкой фазы на выходе из реактора, кг/м3;
£кон(0 - массовая концентрация растворенного компонента в единице объема жидкой фазы на выходе из модуля, кг/м3;
С = с/с0 - безразмерная массовая концентрация растворенного компонента в единице объема жидкой фазы;

цом. Для объяснения обнаруженного расхождения экспериментальных результатов в случае развитого входного профиля, корректив кинетической энергии <*1 считается отличным от 1 при £, = 4о Приведены найденные интегрированием профилей скорости значения параметра оц, который при изменении (1 - мср/ ис?0) от 0 до 0.8 увеличивается от 1.05 до 1.7.
В работах [86, 92 - 96] теоретически исследованы гидравлические характеристики системы «пористая труба в трубе». Ламинарное течение в указанной системе рассчитано численным интегрированием уравнений пограничного слоя [86] при длине канала / = 3 м, внутреннем радиусе пористой трубы а = 9 мм, наружном радиусе пористой трубы Ь = 20 мм, внутреннем радиусе внешней трубы с = 25 мм. Расчеты турбулентного режима течения при / = 1; 3 м, а = 9 мм, Ъ
мм, с = 39 мм, Ле10 = 0.5х105; 105, йе20 - Ю4 с использованием логарифмического профиля осевой скорости [92] показали слабую зависимость коэффициента потока импульса в трубе и кольцевом канале от интенсивности перетока Приближенно коэффициент Р равен 1.022 для трубы с оттоком и 1.033 - для кольцевого канала с притоком. В [94] также приведены расчеты по условиям [92] при
м, а = 5 мм, Ь = 10 мм, с = 12 мм, Яе10 = 1.5х105; 1.5х10б, Нем = 1.5х104. Рассчитанные коэффициенты сопротивлений пористой трубы с оттоком и кольцевого канала с притоком аппроксимируются соответственно выражениями:
4т0+ 13.3 Jr,
£,к = С/ко + 12-4 Суко = (Ь С/ьо+ с С/с0)1{Ь + с),
где С/ь о и С/е о - коэффициенты трения на внешней поверхности внутренней трубы и внутренней поверхности внешней трубы при отсутствии перетока, Л = - у/ит, Л= Ьу![(с + А)и*], индексы тик указывают на трубу и кольцевой канал. Алгоритм расчета турбулентного течения хладагента в системе «пористая трубы в трубе», приведенный в [95], построен начисленном решении уравнений пограничного слоя с итерационным определением в каждом сечении профиля осевой скорости и коэффициентов Р и % с использованием модифицированной модели