Введение к работе
Актуальность темы . Дисперсные системы широко распространены в природе и деятельности человека. Множество естественных и промышленных материалов существует в виде эмульсий, аэрозолей, суспензий и др. Одним из важных процессов, определяющих неведение дисперсной системы во времени, является коагуляция частиц, составляющая "основу шогих технологических процессов, в частности, обезвоживания л сбесссливания нефти. Основная масса солей, содержащихся в нефти, удаляется с водой в процессе ойеззозавания, но'для предотвращения коррозии оборудования, .образования солевых отложений необходимо глубокое обессоливакие нефти.Таким образом, при добыче и переработке нефть двакды смешивается с водой, образуя эмульсии: сначала при выходе из сквзаины вместе с сопутствующей водой, затем перед обессоливанием в нефть подается пресная вода, в результате чего, образуется иркусстзенная эмульсия, которая затем подвергается разрушению з специальных аппаратах. При исследовании процесса коагуляции в нефтяных дисперсных системах следует'учитывать.что дисперсная фаза водонефтяной эмульсии состоит из двух классов частиц: капель пластовой воды и .промывоч- ной, отличающихся по физико-химическим свойствам (содержание солей,плотность, межфазное поверхностное натяжение и т.д.). В дальнейшем, такую дисперсную фазу будем называть двухкомпонентной.
"""В настоящее время существует множество подходов к изучению кинетики коагуляционяых.процессов дисперсных систем, бодышшство из них опирается на-теорию М.Смолуховского. Однако, классическая теория Смолуховского не всегда применима. Связано это с ограничениями, введенными при построении основного кинетического уравнения коагуляций.. Так.првдползгается однородность дисперсной фазы по физико-химическим свойствам,'что не' всегда- соответствует реальным ситуациям, как в случае с дисперсной фазой водонефтяной эмульсии". Поэтому при. моделировании технологических- операций представляется актуальным развитие, данной теории, с учетом неод- : нородности дисперсной фазы.
Цвлью работы является исследование процессов коагуляции дисперсных систем с двухкомпонентной дисперсной фазой в технологических аппаратах методом математического моделирования.
Научная новизна.
Построена математическая модель процесса коагуляции диспер
сных систем с двухкомпонентной дисперсной фазой. Получены систе
мы нелинейных интегродифференциальных уравнений,описывающих про
цесс коагуляции з резсиме работы аппаратов периодического и неп
рерывного действия. ...
Найдены аналитические решения для частных случаев ядер коагуляции в рамках предлагаемой модели.
Разработан алгоритм метода "замораживания" для численного решения-нелинейных интегродиф$еренци2льных уравнений модели.
Практическая ценность полученных результатов.
Проведенные исследования позволили' понять закономерности кинетики коагуляции рассматриваемых дисперсных систем в реакторах периодического и- непрерывного действия с равномерным смешением. Оценены основные характеристики коагуляционных процессоз: суммарное число частиц"и суммарный объем, дисперсной фазы в единице объема коагулирующей системы, средний объем частиц, период работы реактора периодического действия.
'" "Разработанный алгоритм"численного решения нелинейного ин-
тегродифференциального уравнения кинетики коагуляции может .быть
применен при изучении аналогичных уравнений.
' Полученные результаты могут быть использованы при разработ
ке технологий обезвоживания и обессоливания нефти, водоочистки и.
других, где имеет место неоднородность дисперсной, фазы. Кроме |
того, принятые при построении модели допущения позволяют приме- I
нить ее для описания коагуляционных процессов не. только в эмуль- '
сиях.но и обобщить для исследования атмосферных "аэрозолей и иных ,-
дисперсных систем. ;/^ "7.,"..'.., Г '. .' . .'.... "" /
Аяробация работа. Основное положения и результаты диссертацион--' ной работы обсуждались на конференции молодых ученых АН Каз.ССР "Молодезь и НТЇЇ" (Алма-Ата, 1986),на Республиканской научно-технической конференции "Роль науки и техники в решении народно-хозяйственных задач Мангышлакского региона" (Шевченко, 1990), на III Республиканской научно-технической конференции "Научно-технический прогресс и экология Западного Казахстана" .(Атырау,1994), а такзсэ на научных семинарах -лаборатории' Коагуляции нефтяных дисперсных систем и научно - отчетных конференциях в ИХН и ПС АН . Каз.ССР (1984-1988 гг.), на объединенном научном семинаре кафедр математического моделирования и высшей математики в Институте нефти и таза Атырауского Университета, в Информационно-аналитическом научном Центре Западного Отделения HAH РК, на научном семинаре кафедры математического моделирования КазГУ им.Аль-Фараби.
Публикации. Основные результаты изложены в шести научных работах, опубликованных в открытой печати.
Структура и объем работы. Диссертация-состоит из введения,четырех глав и заключения. В конце работы приведен список цитируемой литературы из 114 наименований. Общий объем работы, включая 12 рисунков на.10 стр., составляет 117 машинописных страниц.