Удосконалювання робочих процесів і характеристик суднових електромембранних опріснювальних апаратів із криволінійними каналами - Автореферат

Удосконалювання робочих процесів і характеристик суднових електромембранних опріснювальних апаратів із криволінійними каналамиДля вивчення виникнення і впливу на процес опріснення в електромембранних апаратах із криволінійними каналами макровихрів, необхідно створення математичних моделей, що адекватно описують гідродинамику і масоперенос іонів. При необхідності одержання води з високим ступенем очищення, звичайно застосовують циркуляційні схеми вмикання електромембранних апаратів. Розробити математичну модель і методику розрахунку характеристик течії в каналах електромембранних апаратів із чергуванням прямолінійних і криволінійних ділянок; Провести розрахунки характеристик течії і дослідити зміну характеру течій при різних режимах і параметрах комірки для розмірів відповідних електромембранних апаратів; Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в наступному: Теоретично, шляхом чисельного моделювання, досліджені фізичні закономірності макровіхрьових течій та масопереносу в суднових електромембранних оприснювачів з каналами прямолінійних та криволінійних ділянок, які періодично чергуються, вивчено розвиток та затухання вторинних віхрьових течій в криволінійних та прямолінійних ділянках при різних середньовитрачальних швидкостях, позитивний вплив макровіхрьових течій на масопереніс, виявлено залежності інтенсивності вторинних течій від витрат і режими виникнення зон зворотних струмів біля угнутих та опуклих бокових стінок криволінійних участків;У другому розділі описаний запропонований пристрій проточної часті апаратів для створення макровихревих течій, зроблена постановка завдання розрахунку таких течій і описується методика її вирішення. Ми розглядали комірки довжиною 10-30мм, повна протяжність апарата, звичайно на багато більше цього розміру, так у реальному апараті типу “джерело-3м” на довжині 0.4 м уміщається біля 15-40 комірок, отже, можна вважати, що більшість комірок віддалені від вхідного і вихідного перерізів і знаходяться приблизно в однакових гідродинамічних умовах. Швидкості в електромембранних апаратах становлять 10-20см/с, тому течія є стаціонарною і ламінарною. При таких течіях, використовуючи запропоновану вище пропозицію, для комірки можна поставити періодичні граничні умови. Якщо стаціонарне рішення для обраних параметрів існує, то через деяке число кроків розподіли компонент швидкості і тиску повинні установитися, тобто їхня зміна від кроку до кроку буде прагнути до нуля.Для комірок із найбільше характерними для електромембранних опріснювальних апаратів розмірами і режимами течії (при Re від 20 до 400) отримані розподіли компонент швидкості, що дозволяють детально вивчити розвиток парних вихорів у криволінійній ділянці і їхня руйнація і згасання в прямолінійній ділянці комірки. Досліджувано режими, при яких в комірках зявляються зони зворотних течій біля угнутої бокової стінки спочатку повороту у верхньому і нижньому кутах і далі у випуклій стінці в середині каналу по висоті, за серединою повороту. Показано, що зворотні течії біля угнутої бічної стінки зявляються при менших швидкостях, ніж біля опуклої й обумовлені виникненням позитивного градіенту тиску по потоці через нерівномірність розподілу відцентрових сил, викликаного переміщенням максимуму подовжньої швидкості до увігнутої стінки. Виконані теоретичні дослідження характеристик масопереносу, показали, що макровихреві течії приводять до росту питомого знімання солі з одиниці площі мембрани. При швидкостях потоку біля 0.2 м/с (Re біля 300) питоме знімання солі з одиниці площі мембрани підвищується приблизно на 200% у порівнянні з коміркою у вигляді плоскої щілини.

Стислий зміст роботи