Введение к работе
Актуальность работы. Процессы грануляции жидкотекучих -;ред центробежными насадками широко используются в химической,, іефтехимической," микробиологической и других отраслях народно-'о хозяйства. С их помощью реализуются такие важные технологи-іеские процессы как сушка и обезвоживание распылением, грану-ІЯЦИЯ, 'очистка газов, смешение, получение минеральной ваты" и юлокон, экстракция и т.д. причем реологические свойства под-5ергаемых грануляции сред существенно отличаются от ньютоновс-отх.
Применяемые для этих целей центробежные насадки в виде іерфорированньк цилиндрических корзин обладают существенным іедостатком: их использование приводит к значительной неравномерности распределения нагрузки по сечению грануляционной баш-ш или сушильной камеры, что значительно снижает эффективность іроцесса. Более перспективными -в этом плане представляются -рануляторы с проницаемыми коническими роторами. Однако, если іроницаемость боковой поверхности ротора остается постоянной ю длине образующей, это приводит к неоднородности грануломет-эического состава (ГМС) конечного продукта и, как следствие, к малому выходу целевой фракции. Следовательно, для получения зднородного ГМС коэффициент проницаемости стенки конической дентробежной насадки должен быть переменным по длине образую-цей, но эта закономерность до сих пор не найдена. Не определе-ш также конструктивные параметры центробежного гранулятора, исключающие захлебывание насадки и позволяющие максимально ис-юльзовать возможности центробежного поля.
Решение этих проблем невозможно без знания кинематических { динамических характеристик процесса течения реологически
сложных жидкостей по внутренней поверхности вращающихся конических насадок, в связи с чем остро стоит вопрос решения полных уравнений реодинамики для случая течения со свободной границей. Такие решения в настоящее время не описаны в литературе, и их нахождение представляет самостоятельный не -только академический, но и значительный прикладной интерес как теоретическая база для расчетов грануляторов, смесителей-эмульгаторов, злектрофлотаторов, теплообменников центробежного действия.
Если учесть, что многие продукты химической, микробиологической, пищевой промышленности выпускаются в гранулированном виде ( одних только минеральных удобрений свыше 100 млн. тонн в год), то тема диссертационной работы, посвященная разработке методики инженерного расчета высокоэффективного распылите-ля-гранулятора большой единичной мощности является весьма актуальной и представляет значительный теоретический и прикладной интерес.
Цель работы.
-
Разработка физической и математической моделей течения неньютоновской жидкости по внутренней поверхности вращающегося проницаемого конического ротора.
-
Построение точных автомодельных решений полной системы уравнений реодинамики нелинейновязкой сплошной среды, реологические свойства которой описываются "степенным" законом Оствальда - де Билля для случая пленочного течения со свободной поверхностью.
-
Получение полей скоростей и давления в пленке жидкости, текущей по внутренней поверхности конической центробежной.
насадки, а также закономерностей изменения толщины пленки вдоль образующей конуса.
-
Нахождение закона изменения коэффициента проницаемости стенки конического ротора вдоль длины образующей, обеспечивающего однородный ГМС конечного продукта. .
-
Получение расчетных зависимостей инженерного вида для определения основных гидродинамических параметров работы центробежного гранулятора.
-
Разработка методики инженерного расчета конического центробежного гранулятора большой единичной мощности.
Научная новизна.
-
Впервые получены точные автомодельные решения полной системы уравнений реодинамики неньютоновской "степенной" сплошной среды- для случая течения со свободной границей в центробежном поле.
-
В результате численного решения определены поля скоростей и давления, а также зависимость толщины пленки жидкости от меридиональной координаты в случае течения по внутренней поверхности проницаемой конической центробежной насадки. Дана физическая интерпретация полученных результатов.
-
Впервые найден закон изменения коэффициента проницаемости стенки конического центробежного гранулятора, обеспечивающий однородный ГМС конечного продукта.
-
Определен участок "захлебывания" конической центробежной насадки.
Практическая ценность. Результаты исследовании позвсшш разработать методику инженерного расчета конического центробежного гранулятора большой единичной мощности, обеспечивающего практически однородный ГМС конечного продукта при равномерном распределении нагрузки по сечению грануляционной башни. Указанная методика принята к внедрению на АО "Оргсинтез" г. Волжского Волгоградской области для проектирования грануляторе расплавов сложных соединений. Разработанная методика можеі быть использована для расчета основных гидродинамических параметров центробежных аппаратов самого различного назначения.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 4-ой Всероссийской конференции "Динамикг процессов и аппаратов химической технологии."-Ярославль, 1994; 2-ой региональной научно-технической конференции "Проблемы химии и химической технологии."-Тамбов, 1994; I Межвузовской научно-практической конференции студентов и молодых ученых Волгоградской области.- Волгоград, 1994 г; II Межвузовской научно-практической конференции студентов и молодых ученых Волгоградской области.- Волгоград, 1995 г.; на научных конференцияз и семинарах Волгоградского Государственного технического университета в 1992-1995 годах.
Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, .напш отражение в 10 опубликованных печатных работах.
Объем работы. Содержание работы изложено на 114 страница? машинописного текста и иллюстрируется 27 рисунками. Приложение изложено на 39 страницах.
