Конвективный тепломассоперенос при течении нелинейно-вязких сред в трубах в условиях близких к критическим тепловым режимам

• Автор: Кадыйров, Айдар Ильдусович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Анализ состояния вопроса
1.1. Общая характеристика явления «тепловой взрыв»
1.2. Классическая теория «теплового взрыва»
1.3. Критические тепловые режимы при течении вязких сред
в каналах тепломассообменного оборудования
1.4. Выводы
ГЛАВА 2. Моделирование стационарного тепло- и массопереноса при движении нелинейно-вязких сред на начальном

тепловом участке и разработка методики определения безопасных тепловых режимов работы
тепломассообменного оборудования
2.1. Разработка методики определения безопасных тепловых режимов в каналах тепломассообменного оборудования 34 проточного типа
2.2. Постановка задачи исследования критических тепловых режимов тепло- и массопереноса при движении 41 нелинейно-вязких сред
2.3. Математическая модель задачи стационарного теплопереноса при движении нелинейно-вязких сред на 48 начальном тепловом участке и метод ее решения
2.4. Проверка адекватности метода решения
2.5. Выводы

ГЛАВА 3. Численные исследования критических режимов
стационарного теплопереноса при ламинарном движении 77 нелинейно-вязких сред на начальном тепловом участке
3.1. Результаты численного исследования теплопереноса на начальном тепловом участке при различных законах изменения интенсивности теплообмена с окружающей средой
3.2. Выводы
ГЛАВА 4. Моделирование и результаты исследования
стационарного тепломассопереноса в трубчатом
проточном гомофазном полимернзационном реакторе
4.1. Математическая модель задачи стационарного тепломассопереноса в трубчатом проточном гомофазном полимернзационном реакторе и метод ее решения
4.2. Результаты численного исследования критических
режимов стационарного тепломассопереноса в трубчатом проточном гомофазном полимернзационном
реакторе при различных законах изменения интенсивности теплообмена с окружающей средой
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Прикладное значение математической теории «теплового взрыва» чрезвычайно велико для безопасной эксплуатации теплотехнологического оборудования, проектирования реакторов, механики полимеров и многих других задач. Основы этой теории были заложены в трудах Н.Н.Семенова, Д.А. Франк-Каменецкого, Я.Б. Зельдовича, Г.И. Баренблатта, О. М. Тодеса, П. В. Мелентьева и др. В работах этих авторов исследовалась, в основном, стационарная модель теплового взрыва в заданном сосуде. Вместе с тем Бостанджияном С.А., Мержановым А.Г., Худяевым С.И. установлено, что явление аналогичное тепловому взрыву, может иметь место и при движении химически инертной вязкой жидкости. Особенно актуально решение проблемы возникновения теплового взрыва для промышленных предприятий, в технологических процессах которых в качестве рабочих сред используются реологически сложные жидкости. К ним можно отнести предприятия химического и нефтехимического производства. Объясняется это тем, что в силу специфики рассматриваемых производств в ходе технологического процесса происходит выделение большого количества теплоты. Если своевременно не произвести ее отвод, возможно возникновение резкого саморазогрева реагирующей массы, что приводит либо к авариям техногенного характера, либо к снижению качества конечного продукта.
Учитывая современную динамику роста единичных мощностей и перехода от технологических схем периодического действия получения полимеров на непрерывные, довольно остро встают вопросы, связанные с поддержанием безаварийных режимов работы технологического оборудования и благоприятной экологической обстановки вокруг действующего производства. Весьма часто, при переходе на непрерывные технологические схемы используются теплообменные аппараты и реакторы проточного типа, рабочие

Необходимо отметить, что в свое время на большинстве нефтехимических производствах был осуществлен переход от аппаратов периодического действия к аппаратам непрерывного действия [98]. Связано это было как с повышением производительности оборудования, так и с целью обеспечения комплексной автоматизации технологического процесса. В современных условиях, наряду с упомянутыми выше аспектами, для обеспечения, как конкурентоспособности выпускаемой продукции, так и с целью более полного использования невозобновляемых природных ресурсов, все активнее выходят на передний план и вопросы энергоресурсосбережения.
Таким образом, задачами данного раздела является разработка методики и алгоритма определения безопасных тепловых режимов работы теплотехнологического оборудования непрерывного действия при ламинарном движении реакционно-способной жидкости. Кроме того, данная методика должна обеспечивать возможность оценки работы теплотехнологического оборудования в случае использования интенсифицированных поверхностей рабочих каналов.
В результате анализа литературы [1-108] разработан обобщенный алгоритм методики, включающий в себя девять основных этапов (рис. 2.1).
Этап 1. Постановка задачи. На данном этапе проводится анализ технических регламентов и режимных карт технологических процессов рассматриваемого нефтехимического производства, а также аварий и отклонений от технического регламента, начиная с момента ввода в эксплуатацию технологических линий. Выбирается определенный технологический процесс с целью оценки надежности функционирования эксплуатируемого теплотехнологического оборудования.
Этап 2. Выбор теплотехнологического оборудования. Осуществляется выбор теплотехнологического оборудования на основании опыта эксплуатации или результатов предварительной оценки по следующим параметрам:
- надежность и безопасность функционирования оборудования;
- степень управляемости и автоматизация технологического процесса;