Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема увеличения срока службы» мембранных модулей является весьма важной для различных отраслей промышленности, использующих мембранную технологию. Это связано не только с образованием и накоплением на мембране коллоидной массы, но и связанной с последующей физико-химической деградацией рабочей поверхности мембраны.
Анализ публикаций по течениям с каналах с пористыми,, стенками показал, что одним из наиболее популярных путей полного или частичного удаления осадков на мембране является энергичное перемешивание растеора либо за счет вибрации, либо путем использования различных турбулизирующих поток вставок. При этом ограничивались ньютоновской моделью движущейся в канале жидкости, что далеко не всегда соответствует реальному поведению растзороз или суспензий, протекающих в каналах мембранных модулей. Другим недостатком многих, публикаций является использование приближения тонкого слоя, что не всегда справедливо при моделировании течения в канале с заверителями. Поэтому изучение динамики течения неньютоновской ?кидкости в плоских дзумерных каналах мембранного модуля о учетом выступов, играющих роль завихрителей, представляет собой не только теоретический, но и несомненней прикладной интерес. Цель работы.
-
На основе численного моделирования расчитать основные параметры течения неньютрнсвской ?кидкости в плоских каналах с проницаемыми стенками и снабженными прямоугольными выступами з качестве завихрителей потока. Для этого следует: а) решить проблемы, связанные с выбором конститутивного реологического уравнения; б) решить ряд методических вопросов, связанных с численными методами, применимыми для исследования течений нсныотоновских жидкостей.
-
На основе данных гидродинамического расчета, полученных с помощью численного моделирования, исследовать течение ньютоновских и нсньютгновских жидкостей, распредслениз кенцентрации растворенного вещестоа а области течения, образование и разрушение поляризационного слоя вблизи твердой стенки с целью сохранения со проницаемости для увеличения длительности непрерывной работы мембранного модуля.
Научная новизна. В результате численного исследования
течения неньютоновской жидкости о канале с пористыми стенками и
прямоугольными выступами в качестве завихрителей потока
получены: .
-решение в нестационарной постановке задачи о течении жидкости в типичном канале плоского мембранного модуля с завихрителями;
-структура течения (линии тока и вихря) в различные моменты 'времени;
- распределение давления по длине канала и расход жидкости. . На основе допущения о существовании поляризационного слоя изучено распределение концентрации макромолекул растворенного вещества в разные моменты времени.
На защиту выносятся также результаты численного моделирования эволюции течения неньютоновских жидкостей, содержащих растворенные макромолекулы а каналах с полупроницаемыми твердыми стенками.
Практическая ценность, Полученные в диссертационной работе данные о структуре потела, геометрических характеристиках завихрителей способствует созданию основы для проектирования . плоских мембранных модулей с удлиненным сроком их океллуатации. Основные результаты работы использовались при модернизации эксплуатируемых в Казанском НИИ ТЕХФОТОПРОЕКТ мембранных модулей.
Полученные результаты могут быть применены также в тех областях науки и техники, где используются течения жидкостей в каналах с пористыми стенками, в частности, в процессах раздечения смесей, очистке промышленных стскоз, обработке биологических и биохимических растворов и т.д.
Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсудщались на 7-ом и 9-ом научно - техническом семинаре КВАКИУ им. маршала МИ.Чистякоза, 1995г., 1997г.; на международней конференции "Математические методы в химии и химической технология- ШІ9-9, Тверь, 30 мая - 1 июня 1995г.; на научной сессия КГТУ 7-8 фезраля 1997г.
Публикации, По теме диссертации имеется 8 публикаций.
Объем работы. Содержание диссертации изложено на 148 страница машинописного текста, содержит 3 таблицы, 25 рисунков. Список использованной литературы включает 64 наименования.
Ст,-/ктура работы. Работа состоит из введения, трех глав., заключения, списка используемой литературы.