Содержание к диссертации
1. ВВЕДЕНИЕ 4
2. НЕСТАЦИОНАРНОЕ ДВИЖЕНИЕ ЧАСТИЦЫ В СПЛОШНОЙ СРЕДЕ • 6
2.1. Сила сопротивления при нестационарном движении в режиме Стокса б
2.1.1. Прямолинейное движение твёрдой сферы б
2.1.2. Прямолинейное движение пузыря и капли 12
2.1.3. Нестационарное движение в ускоренном потоке сплошной среды 14
2.1.4. Анализ слагаемых силы сопротивления .16
2.2. Сопротивление при нестационарном движении в области чисел ReM 20
2.2.Т. Аналитические исследования 21
2.2.2. Экспериментальные исследования. Коэффициент сопротивления 28
2.2.3. Движение в равномерно вращающейся жидкости 34
2.3. Уравнения движения и их решение 36
2.3.1. Движение в поле тяжести 36
2.3.2. Движение в потоке сплошной среды 4С
2.3.3. Движение в поле центробежных сил 41
2.4. Выводы по литературному обзору 48
3. ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ СКОРОСТИ ЧАСТИЦЫ, ДВИЖЕМСЯ В РАВНОМЕРНО ЕДКОСТИ 51
3.1. Анализ сил, действующих на частицу во вращающейся среде, с учётом эффектов не стационарности. Составление уравнений движения 51
3.2. Оценка методов решения уравнений движения .55
3.3. Анализ полных решений методами качественной теории дифференциальных уравнений
3.3.1. Построение базового портрета, исследуемой динамической системы 56
3.3.2. Особенности поведения базовых траекторий при lC= 0 63
3.4. Определение времени релаксации и величины начального участка 72
3.5. Определение скорости на нестационарном участке 69
3.6. Обоснование необходимости и объёма экспериментальных исследований 91
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ЧАСТИЦЫ С КАПЛИ ) НА НЕСТАЦИОНАРНОМ УЧАСТКЕ 93
4.1. Разработка методики проведения эксперимента 93
4.І.І. Определение относительной скорости движения частицы 95
4.Т.2. Определение диаметра капли 95
4.2. Описание экспериментальной установки 97
4.3. Оценка погрешности экспериментальных данных 97
5. СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОРАНИМ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ДАННЫМИ ТТ.6
6. ПРИЛОЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ К РАСЧЁТУ ПРОТИВ ОТ ОЧНОГО
ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЭКСТРАКТОРА Т28
6.Т. Скорость капли в волнообразной насадке ТЗТ
6.2. Скорость капли в насадке X - образного типа 133
6.3. Скорость капли в контактной зоне экстрактора РГН Т
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Т38
8. ЛИТЕРАТУРА Т42
9. ПРИЛОЖЕНИЕ Т
9.1. Принятые условные обозначения 157
9.2. Таблицы
Введение к работе
Одно из перспективных направлений в области интенсификации массообменнои аппаратуры - это разработка аппаратов с внешним подводом энергии для создания развитой поверхности контакта взаимодействующих фаз [ Т - 7] . К этому классу относятся и центробежные экстракционные аппараты, которые, к тому же, обеспечивают малое время контакта фаз и хорошее разделение систем с малой разностью плотностей. Сочетание этих положительных качеств и определяет область применения таких аппаратов в химической, нефтехимической, фармацевтической промышленности [і - 3,6,9] .
Однако дальнейшее совершенствование центробежных экстракторов сдерживается отсутствием надёжных методов расчёта массопереноса, происходящего в контактной зоне аппарата, который, в свою очередь, базируется на гидродинамике процессов взаимодействия сплошной и дисперсной сред. Величина скорости дисперс-гирования фазы в массообменном аппарате позволяет определить его важнейшие технологические характеристики. Широкое распространение получил способ определения этой скорости на основе закономерностей движения единичных частиц [і,2,4 - 9] . Такой подход оправдал себя и в расчётах центробежных дифференциально--контактных экстракторов ГїС -Т4І . При этом рекомендованные ранее зависимости основаны на предположении о квазистационарном характере режима осаждения. В то же время очевидно, что в начальный момент отрыва капли от сопла диспергирующего устройства допущение о квазистационарности явно не оправдано. Остался тем самым открытым вопрос об определении условий перехода в квазистационарный режим, а также о характере изменения скорости в начальный момент движения капли.
Для ответа на эти вопросы и была выполнена данная работа, являющаяся частью исследований, проводимых на кафедре " Машины и аппараты химических производств " Казанского химико-технологического института им. С.М.Кирова в соответствии с координационным планом А.Н СССР по проблеме и Теоретические основы химической технологии " на 1961-85 годы.
Цель работы можно сформулировать следующим образом:
1. Установить особенности влияния нестационарности на характер силового взаимодействия частицы со сплошной средой в зависимости от режима движения и физических свойств системы.
2. Исследовать общие решения уравнений движения с целью установить закон изменения скорости частицы, условия существования квазистационарного режима движения и перехода к этому режиму при различных законах сопротивления и начальных условиях движения.
3. Провести качественную.и количественную проверку результатов исследования.
4. Дать практические рекомендации по определению величины начального участка и расчёту скорости в его пределах для центробежных аппаратов, используемых в химической технологии.
