Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В развитии теоретических основ процессов массоперекоса большую роль играют фундаментальные исследования в области гидродинамики и массообмена." ~ За последние годы в области технологии, где используются среды с различного рода включениями: пузырями, каплями, частицами достигнут значительный прогресс. Тем не менее, до сих пор ощущается недостаток в достоверных физических и математических моделях для описания разнообразных процессов контакта фаз и массопере-носа между ними. Определяющим интенсивность изесопереноса процессом колонных аппаратов является барботирование в распылительных и барбо-тажных колоннах, в таких технологических процессах, как нагрев жидкой фазы водяным "острым" паром, очистка сточных вод, в том числе от газообразных и твердых примесей, аэрирование культиваторов, экстрагирование и т.п. Дисперсионные среды, которые применяются в этих процессах., обладают как малой, так и высокой еязкостью. Теоретические и экспериментальные исследования процессов барботирования направлены на оптимизацию работы технологического оборудования и выбор оптимальных конструкций барботажных устройств, а разработка достоверных моделей процесса и методик инженерных расчетов является весьма актуальной задачей и представляет теоретический и прикладной интерес.
Продуктивным методом исследования сложных технологических процессов является математическое моделирование, которое при незначительных временных и материальных затратах позволяет получить достоверные результаты, определяет пути совершенствования оборудования и перспективы его развития. Математическая модель должна быть,корректно обоснована с точки зрения принятых допущений и определения области применимости полученных результатов. Для достаточно сложных математических моделей применяются современные методы дифференциально-интегрального исчисления, векторной алгебры и методы численного решения с использованием
Г*
ДЕЛЬ РАБОТЫ. Целью настоящей работы является: .
1. Разработка методик инженерных расчетоз контактных разделительных аппаратов: колонн, кубов и других устройств, в которых происходит барботирование газовых или паровых пузырей с целью осуществления процесса массопереноса.
2.Нахождение оптимального коэффициента массоотдачи в широком диапазоне изменения параметров процесса путем аналитического преобразования и численного интегрирования исходных уравнений математической модели, сопоставления , апроксимации опытных данных и полученных результатов математической модели.
3.Определение геометрических параметров конструкций барботажных устройств в зависимости от нагрузки по дисперсной фазе.
1.Получена достоверная зависимость среднестатистического диаметра пузыря, образующегося в жидкости при. барботировании, от диаметра отверстия барботажного устройства в широком диапазоне изменения параметров процесса барботирования.
2.Из анализа опытных данных и аналитических результатов, предложенных различными авторами, получена зависимость среднестатистической скорости подъема пузыря от его диаметра, вязкости и шютности жидкости при различных режимах движения.
3.Разработана математическая модель для пузырькового режима образования дисперсной фазы, позволяющая описать процессы массопереноса с учетом диаметра отверстия багботажного устройства, расхода газа; плотности и вязкости сплошной фазы и коэффициента диффузии.
4.Разработан алгоритм и программа численного решения уравнений Навье-Стокса и массопереноса при движении совокупности частиц в высоковязкой жидкости для определения объемного коэффициента массоотдачи.
Полученные результаты теоретических исследований используются для
описания и оптимизслии технологических и конструктивных характеристик барботажных устройств с целью интенсификации процесса массопереноса при разделении многофазных систем.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. На основе проведенных теоретических исследований разработаны методики инженерных расчетов абсорбционных, ректификационных и экстракционных колонных аппаратов. Полученные теоретические зависимости для определения геометрических и технологических параметров процесса барботирования могут быть использованы при разработке процессов, реализуемых в химической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе Волгоградского государственного технического университета.
РЕАЛИЗАЦИЯ В ПРОМШДЕННОСТИ: Полученные в диссертационной работе методики расчета колонных аппаратов предложены Волгоградскому акционерному обществу "Химпром" в качестве пособий при конструировании ректификационных и абсорбционных колонных аппаратов.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ: Основные результаты работы докладывались на международном симпозиуме, проводимом в рамках международного конгресса "Экология, жизнь, здоровье"(Волгоград, 1996г.); 1 межвузовской конференции молодых ученых Волгоградской области (Волгоград, 1994г.); на научно-технических конференциях в Волгоградском.государственном техническом университете (Волгоград, 1994-1997гг.).
ПУБДИКАШ. По материалам выполненных исследований опубликовано 5 печатных работ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из
