Выбор наиболее эффективной геометрической формы малогабаритного трубчатого аппарата и схемы подвода смешивающихся компонентов. Численное моделирование турбулентного течения смесей несжимаемых жидкостей (или газов) в малогабаритных трубчатых аппаратах.
Аннотация к работе
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Турбулентное течение смешивающихся жидкостей в малогабаритных трубчатых аппаратах химических производств (численное моделирование) Работа выполнена на кафедре «Прикладная химия » в Альметьевском государственном нефтяном институте. Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Фафурин Андрей Викторович доктор физико-математических наук, профессор Зарипов Шамиль Хузеевич Защита состоится _______22 ноября _ 2006г.______ в _10.00_ часов на заседании диссертационного совета Д 212.079.02 в Казанском государственном техническом университете им.При осуществлении технологических процессов в химической промышленности в последние годы широкое применение находят малогабаритные трубчатые аппараты - предреакторы. Значительный шаг в понимании особенностей, происходящих в них процессов, сделан в работах кафедры процессов и аппаратов химической технологии, а в последнее время также на кафедре высшей математики Казанского государственного технологического университета. С 2002г. работы проводятся на кафедре прикладной химии Альметьевского государственного нефтяного института. Диссертационная работа выполнена в рамках государственных программ: Грант Президента РФ № 96-15-97179 по теме «Моделирование процессов полимеризации при производстве синтетических каучуков». Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем: Разработан эффективный численный алгоритм решения уравнений гидродинамики однофазных смесей жидкостей или газов в трубчатых аппаратах, реализованный в проблемно-ориентированном программном комплексе.В первой главе дается анализ современного состояния методов изучения турбулентных течений в трубах, сравнение этих методов и делается вывод о целесообразности использования численного моделирования для изучения течения смесей в проточной части трубчатых аппаратов (рис.1). При этом лучшие результаты обеспечивает подача потока катализатора перпендикулярно к потоку мономера, а также использование второго поколения трубчатых турбулентных реакторов конфузор - диффузорного типа (рис.1.а). Малогабаритные трубчатые турбулентные аппараты, используемые в химической технологии, исследованы пока еще недостаточно в смысле выяснения влияния схемы организации гидродинамики смешения, формы турбулизаторов, физических свойств компонентов и режимов течения на их характеристики. , , , Для течений с переменной плотностью: В уравнениях используются относительные величины: , , , , , , , , Верхний индекс «~» - признак действительных (не относительных) значений, r0, u0 - плотность и скорость на входе, l0 = d (диаметр входного сечения аппарата). На рис.1,2 изображены типичные формы каналов МТТА при локальном спутном подводе компонентов и при зонной подаче второго компонента.В «эталонном» аппарате уменьшение плотности второго компонента сильно ухудшает качество смешения (?). В аппаратах с предварительной турбулизацией уменьшение плотности второго компонента незначительно изменяет ? Уменьшение плотности второго компонента вызывает вынос его вверх по потоку от места ввода. При повышенной вязкости второго компонента происходит вынос его на стенку за местом его ввода. Решалась задач выяснения влияния режима течения (ламинарный, переходный, турбулентный при малых, средних и и при больших числах Рейнольдса (Re= 103-106).Число Re вычислялось по условиям на входе в канал МТТА (сечение ОА).
План
Краткое содержание работыОсновное содержание диссертации опубликовано в работах
1. Макарова Т.П., Ильина И.М., Петровичева Е.А. Использование реакционно-массообменных процессов в химической промышленности. Материалы научно-технической конференции «АЛНИ-2002».-Альметьевск, 2003. С. 149.
2. Ильина И.М., Петровичева Е.А. Численное моделирование турбулентных течений в ТРДКТ. Научная сессия. - г. Альметьевск, 2004 г. С. 44.
3. Данилов Ю.М., Мухаметзянова А.Г., Петровичева Е.А. Турбулентное смешение компонентов в трубчатых аппаратах. // Химическая промышленность. 2005. Т. 81, №3. С. 152-157.
4. Данилов Ю.М., Петровичева Е.А.Математическое моделирование гидродинамики смешения компонентов в трубчатых турбулентных аппаратах. Труды Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Казань: 31 мая-2 июня 2005, С. 312-313.
5.Петровичева Е.А., Ильина И.М. Расчет осесимметричных турбулентных течений вязкой несжимаемой жидкости на основе программы CANAL 4S (5S). Ученые записки. Сборник научных трудов. Т.3, Альметьевск: АГНИ, 2005. С. 236-258.
6. Петровичева Е.А., Макарова Т.П., Ильина И.М. Проблемы смешения однофазных компонентов в трубчатых турбулентных аппаратах. Материалы научной сессии по итогам 2004 г., Альметьевск: АГНИ, 2005.
7. Петровичева Е.А., Корепанова Л.Ф., Ильина И.М. Методы численного решения задач для турбулентных течений смешивающихся жидкостей в МТТА. Ученые записки. Сборник трудов, Альметьевск: АГНИ, 2005, С. 119-132.
8. Тахавутдинов Р.Г., Мухаметзянова А.Г., Кульметьева Е.И., Петровичева Е.А. Двухуровневая математическая модель процесса сополимеризации в газожидкостном каталитическом реакторе. Труды Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Казань, 2005 г.
9. Петровичева Е.А., Макарова Т.П., Ильина И.М. Численное моделирование турбулентных течений с помощью пакета PHOENICS. Материалы научной сессии по итогам 2005 г., Альметьевск: АГНИ, 2006.
10. Петровичева Е.А., Ильина И.М., Макарова Т.П. Турбулизация потока в трубчатых аппаратах как способ повышения эффективности смешения компонентов. Ученые записки. Сборник трудов. Том 4. Альметьевск: АГНИ, 2006, С. 225-232.