Введение к работе
Актуальность работы. Во многих отраслях промышленного производства широко используются аппараты центробежного типа, как один из способов интенсификации массо - и теплообменных процессов. Центробежные аппараты незаменимы, когда необходимо осуществить высокоинтенсивный процесс контактирования фаз в кратчайшее время.
Однако им присущи недостатки - изменение интенсивности массообмена по направлению радиуса и относительно малые центробежные силы в центральной части насадочных устройств, расположенных у оси ротора, что ограничивают как производительность, так и массообменные характеристики аппаратов.
Расширение диапазона использования центробежных экстракторов разработчиками и исследователями осуществлялось путем увеличения диаметра ротора и совершенствования насадочных устройств. Это приводило к усложнению конструкций аппаратов и ухудшению, в итоге, экономических показателей.
Появление множества конструкций аппаратов, разработанных для индивидуальных задач, повлекло за собой появление многочисленных частных расчетных зависимостей, применимых только для исследуемого диапазона физико-химических параметров и конструкции аппарата.
Следовательно, актуально провести дальнейшие работы по совершенствованию конструкций центробежных экстракторов, теоретические и экспериментальные исследования влияния конструктивных элементов аппаратов на рациональную структуру внутрироторных радиальных потоков контактирующихся жидких фаз, с целью повышения эффективности экстракторов, улучшения конструктивных и технологических параметров массообменных процессов.
Цель работы. Целью работы являются теоретические и экспериментальные исследования по определению значимости влияющих параметров массообменных процессов и гидродинамических условий движения двухфазных радиальных потоков.
Непосредственные задачи исследования включали:
исследование основных закономерностей движения двухфазных радиальных потоков;
выявление влияющих характеристик элементов конструкций центробежных экстракторов на параметры структур двухфазных потоков в контактной зоне ротора;
анализ и обобщение результатов экспериментального исследования различных авторов и собственных экспериментальных данных, получение обобщенных расчетных зависимостей;
разработка методического подхода к профилированию контактной зоны ротора в радиальном направлении и выдача рекомендаций по определению рациональной структуры двухфазных потоков в центробежных экстракторах безнапорного типа.
Научная новизна.
Получена унифицированная расчетная зависимость по определению профиля контактной зоны ротора для создания условий рациональной структуры внутрироторных потоков двухфазных систем. Проведены экспериментальные исследования по измерению проскальзывания жидкости, производительности и по определению диаметра капель. Получены обобщенные расчетные зависимости по определению конструктивных элементов насадочных устройств, разработана математическая модель поля скоростей потоков в межтарелочном пространстве в профилированном роторе, разработана методика расчета центробежных экстракторов с профилированными и секционированными насадками.
Практическая значимость работы.
Получены расчетные зависимости, предложен инженерный метода расчета конструкций центробежных экстракторов дифференциально – контактного типа с профилированной и секционированной насадками, позволяющие выбрать рациональные технологические и конструктивные параметры аппаратов. Предложены разработанные унифицированные конструкции центробежных аппаратов, защищенные патентами РФ. Результаты диссертационной работы были использованы ООО «Химпроект» при проектировании передвижных аналитических лабораторий.
На защиту выносится:
теоретические и экспериментальные исследования по определению значимости влияющих параметров массообменных процессов и гидродинамических условий движения двухфазных радиальных потоков;
унифицированные функциональные зависимости, используемые в предлагаемой методике расчета центробежных экстракторов;
способ повышения эффективности аппаратов путем организации рациональной структуры радиальных потоков, профилирования контактной зоны ротора, секционирования насадочных устройств и придания кольцевым секциям индивидуального привода;
ряд конструкций аппаратов с профилированным ротором и их сравнительная оценка с существующими конструкциями
Степень достоверности полученных результатов.
Достоверность и обоснованность полученных результатов диссертации подтверждается использованием общепринятых подходов к созданию математической модели двухфазного потока в межтарелочном пространстве центробежного аппарата и сравнением результатов исследований автора с данными, взятыми из литературных источников.
Апробация работы.
Основные научные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Дни науки» механических факультетов КХТИ в 1985 г., X конференции по экстракции в 1994 г., международной конференции «Пища. Экология. Человек» в 1995 г.,VIII Международной конференции молодых ученых «Синтез, исследование свойств и переработка высокомолекулярных соединений»1996 г., на III международной конференции «ЭОС-2005»-2005 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных статей и докладов в периодических научных изданиях и трудах конференций, в том числе получены 1 авторское свидетельство и 3 патента.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 135 наименований и приложения. Содержание работы изложено на 180 страницах машинописного текста, включая 48 рисунков и 2 таблицы.
Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору Поникарову И.И. за ценные советы и рекомендации в процессе выполнения диссертационной работы.
