Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы большое научное и практическое значение приобрели проблемы движения неоднородных газовых смесей, мелкодисперсных сред и более крупных включений - катализатора. Они имеют большое значение в метеорологии, где возникают задачи связанные с вторжением холодных масс воздуха в теплые атмосферные слои, с появлением движения пылевидных образований, а также играют определенную роль во многих аэродинамических задачах при движении самолетов, ракет и космических аппаратов в верхних слоях атмосферы. Первостепенное значение эти проблемы приобрели и в ведущих технологических процессах, связанных с эффективностью работы каталитических систем.
Целью работы является исследование движения газов, газовых смесей и мелкодисперсных сред для решения остроназрев-ших задач в химико-технологических процессах на основе методов кинетической теории и методов классической гидродинамики.
Научная новизна состоит в том, что впервые на основе последовательного применения методов кинетической теории газов были построены и решены задачи о течении N компонентной газовой смеси в каналах, трубах и диффузорах, течения мелкодисперсной среды (типа пылевидного катализатора) в плоских и цилиндрических реакторах, а также экспериментально подтверждена правильность теории, которая на основе методов классической гидродинамики позволяет учесть коллективное гидродинамическое взаимодействие крупных неоднородностей в потоках жидкости и газа.
Автор защищает решение следующих задач:
-
Решена задача о движении N компонентной газовой смеси и получено четкое аналитическое выражение для каждой компоненты.
-
Решена задача о движении газовых смесей в диффузорах и обнаружен эффект разделения газовых смесей при определенных значениях управляющего параметра.
-
Рассмотрена теория движения пылевидного катализатора в круглых трубах и каналах. Построено решение для разных расходов пылевидного катализатора.
4. Рассмотрены основные результаты, полученные при расчете крупных включений в потоке. При расчете движения был выявлен эффект коллективного гидродинамического взаимействия - образования пар в процессе их движения, что и было подтверждено экспериментально .
Практическая ценность:
-
Созданная математическая модель о течении N компонентной газовой смеси в каналах и трубах служит основной расчетноя-моделыо для пористоволокнистых разделительных установок.
-
Была решена задача о течении газовой смеси в диффузоре, что является обобщением классической задачи Гамеля на течение газовых смесей, а также может служить модєльб для будуюших разделительных установок.
-
Решение задачи о течении мелкодисперсной среды - есть по сути модель течения пылевидного катализатора в псевдоожиженных слоях плоских и цилиндрических реакторов, примером такого процесса служит крекинг нефти. Кроме того задача может служить моделью для понятия механизма переноса в песчанных и пылевых бурях.
-
Экспериментально подтверждена разработанная на основе метода классической гидродинамики модель Стокса-Лэмба, позволяющая учесть коллективное гидродинамическое взаимодействие при движении крупных неоднородностей в потоках жидкостей и газов.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на VII Всесоюзном сЬезде по теоретический и прикладной механике, (МГУ 1992г. ), на научных семинарах Отдела механико-математических методов при Президиуме АН РФ.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в статьях 11 - 51.
Структура и обЪем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных, источников. ОбЪем работы - 1Ы страниц машинописного текста, из них основного текста - страниц, 2Є - рисунков. Библиография содержит $9 наименований.