Введение к работе
Актуальность темы. Аппараты с вертикальными дисперсными подтоками широко используются в химических отраслях промышленности и теплоэнергетике. Существенное влияние на химические и массо-п теплообменные процессы, протекающие в. таких аппаратах, оказывают гидродинамические процессы движения и взаимодействия фаз. За последние годы в области фундаментальных исследований гидродинамики дисперсных систем достигнут значительный прогресс. Однако ряд ваяных для практических прилрзений вопросов остается не исследованным, вследствие чего сохраняется разрыв меаду результатами фундаментальных исследований' и its практическим использованием. В связи о етим-весьма актуальными являются в настоящее время работы, связанные с исследованием механизмов протекания гидродинамических процессов в аппаратах о дисперсными потоками и применением достижений механики дисперсных систем к разработке научно-обоснованных методов их расчета.
Работа проводилась в рамках научно-исследовательской темы: "Разработка новых методов интенсификации процессов в химических реакторах п тепломассообменных аппаратах".
Цель работы. Исследовать установившиеся рекиш движения фаз
и нестационарные гидродинамические процессы в аппаратах с вер
тикальными дисперсными потоками п разработать научно-обоснован
ные методы расчета''основных гидродинамических характеристик при
стационарных и нестационарных.рекиыах работы аппаратов (объем
ной доли дисперсной фазы, средних скоростей фаз, предельных на
грузок и переходных функций по основным гидродинамичесюш кана
лам)., " .
Научная новизна. Теоретические исследования гидродинамических процессов, протекающих в аппаратах о вертикально двикущи-мися дисперсными системами-твердое - яидкоеть (Т-Ж), кидкость -кидкость (Ж-Ж) и газ - еидкостьэ(Г-Ж) проведены с использованием единого методического подхода, основанного на применении методов континуальной механики дисперсных систем. Для анализа установившихся режимов двинения" фаз предлоаен иетод, заключающийся в исследовании поведения нелинейной динамической системы, моделирующей дисперсный поток, в пространстве параметров. Показано, что вертикальный дисперсный поток . мокет существовать в
виде двух различных гидродинамических режимов. Установлены отличительные признаки етих режимов, пределы существования и способы образования. Раскрыт математический и физический смысл явления "захлебывания". Экспериментально показана возможность ус-, тойчивого существования дисперсного потока в виде двух различных режимов вплоть до точки "захлебывания" в системе Г-Ж.
Разработаны теоретические основы анализа нестационарных гидродинамических процессов в аппаратах с вертикальными дисперсными потоками. Предлокена оригинальная методика измерения скорости распространения малых возмущений газооодержания и впервые получена експериментальная зависимость етой скорости от величины среднего газосодержания в пузырьковом потоке.. Впервые проведен анализ работы проточного аппарата с вертикальным дисперсным потоком в нестационарном режиме, получены выражения для переходных функций по основным гидродинамическим каналам..
Практическая ценность. Результаты диссертационной работы
имеют достаточно общий характер и могут быть. использованы для
моделирования, и проведения расчетов многих типов аппаратов, ра
ботающих с дисперсными системами Т-Ж, Ж.-Ж и Г-Ж. Разработанные
в диссертации инженерные методы расчета гидродинамических хара
ктеристик аппаратов нашли конкретные приложения для выбора, и
расчета барботажных реакторов получения гипохлорита натрия при
разработке исходных данных на реконструкцию' производства гид-
разингидрата и создание опытно-промышленной установки получения
хлортринатрийфосфата на Куйбышевском химическом заводе, а также
использованы НПО "Леннефтехим" при проведении расчетов жидкост
ных колонных реакторов и разработке исходных данных для . проек
тирования процесса получения изопрена и.при подготовке рекомен
даций по усовершенствованию газогидкосткых реакторных узлов
процесса оксосЕнтеза 2 производстве бутиловых спиртов и втилон-
гликоля на ТПО "Перыьнефтеоргсинтез". '
Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на 2-ой Веесоазной школе-семинаре по механике многофазныхсред (г.Рыбачье) в 1979 г-t на Ленинградском городском семинара по.процессам переноса в химической технологии в 1981, 1987, 1989 и 1990 годах, на Всесовзной конференции "Состояние и перспективы развития .техники псевдоокижения"
5 . (г.Ленинград, г.Луга) в 1988 г.
Структура и объем работы. Содержание диеоертащш изложено на 268 с,включая 243 о. иаиянопийного текста, 38 риоунков, 9 таблиц.Работа состоит из пяти разделов, заключения, списка использованной литературы из 148 наименований и прилояений. Аналитический обзор приводится в начале каздого основного раздела.