Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Процессы и оборудования химической технологии

Диссертационная работа:

Кухленко Алексей Анатольевич. Совершенствование методов расчета технологических параметров аппарата роторно-пульсационного типа для приготовления эмульсий : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.08 Бийск, 2007 125 с., Библиогр.: с. 111-121 РГБ ОД, 61:07-5/4455

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1 Применение эмульгирования в промышленности и необходимость использования новых перспективных способов диспергирования

1.1 Обзор факторов, определяющих интенсификацию процесса эмульгирования

1.2 Интенсификация процесса эмульгирования при использовании механизма сдвиговых напряжений

1.3 Интенсификация процесса эмульгирования с использованием механизма изменения скорости потока жидкости при изменении сечения канала

1.4 Интенсификация процесса эмульгирования с использованием механизма внезапного ускорения или торможения потока вследствие внешнего воздействия

1.5 Обзор конструкций роторно-пульсационных аппаратов для обработки гетерогенных сред

2 Математическое моделирование течения жидких сред через рабочие

органы РПА и определение удельных энергозатрат

2.1 Течение потока жидкости через каналы ротора и статора роторно-пульсационного аппарата

2.2 Определение коэффициентов гидравлического сопротивления 43

2.3 Определение.кинематических и динамических параметров потока жидкости

2.4 Исследование кавитационного механизма диспергирования 58

2.5 Моделирование структуры потока жидкости в радиальном зазоре между ротором и статором

2.6 Расчет диаметра капель эмульсии 89

3 Экспериментальное исследование процесса эмульгирования в 93

роторно-пульсационном аппарате

3.1 Описание экспериментальной установки и исследуемых модельных систем

3.2 Влияние режимных параметров обработки на дисперсный состав и однородность приготавливаемой эмульсии

4 Конструктивные методы совершенствования роторно-пульсационных аппаратов

4.1 Влияние предварительной обработки жидкости на дисперсный состав и однородность приготавливаемой эмульсии

4.2 Предлагаемая конструкция РПА для получения эмульсий 105

4.3 Рекомендации по проектированию рабочих органов РПА 107

Основные результаты работы

Список использованных источников литературы 111

Основные условные обозначения 122

Приложение: Технический акт внедрения 

Введение к работе:

Актуальность темы. Интенсификация производственных процессов и повышение эффективности технологического оборудования является одной из приоритетных задач развития науки и техники Основой повышения качества продукции, увеличения производительности и снижения энергозатрат на проведение химико-технологических процессов служит разработка высокоэффективных аппаратов с оптимальной удельной энергоемкостью и материалоемкостью, высокой степенью воздействия на обрабатываемые вещества

К их числу могут быть отнесены применяемые в различных отраслях промышленности роторные аппараты для обработки гетерогенных систем Например, в химической промышленности они используются для приготовления различных дисперсий, эмульсий, интенсификации массообменных процессов, в фармацевтической и косметической - для экстрагирования лекарственных веществ из растительного сырья, приготовления витаминных препаратов, кремов, мазей и т п , в металлургической и горнодобывающей - для проведения процессов выщелачивания и получения рабочих жидкостей механизированных шахтных крепей, в топливно-энергетической — для приготовления водотошшвных эмульсий, в машиностроении - для приготовления смазочно-охлаждающих жидкостей, а также для других целей

Роторное технологическое оборудование, применяемое для реализации процессов диспергирования отличается большим разнообразием как по габаритам, так и по принципу физического воздействия, оказываемого рабочими органами аппаратов на обрабатываемую среду Это естественным образом сказывается как на эффективности обработки, так и на качестве получаемых продуктов

Анализ наиболее широко применяемых на практике методов диспергирования гетерогенных систем (механические, струйные, ультразвуковые и т п) показывает, что все они обладают большим количеством недостатков, в конечном итоге приводящих к снижению эффективности технологического процесса и значительным энергозатратам при работе оборудования

В настоящее время в различных областях химической промышленности все чаще применяются аппараты роторно-пульсационного типа (РПА), характеризующиеся многофакторным воздействием на обрабатываемую среду и имеющие наивысший уровень производственной эффективности

В то же время применение подобного оборудования требует создания научно обоснованных методов их расчета, конструирования и масштабирования, которые на текущий момент недостаточно полно освещены в отечественной и зарубежной литературе

Цели и задачи исследования. Целью исследования является теоретическое и экспериментальное исследования закономерностей течения обрабатываемых сред в рабочих органах РПА и определение затрат мощности, направленные на совершенствование его конструкции и повышение эффективности процесса эмульгирования

В связи с этим задачи исследования были направлены на

анализ причин снижающих эффективность работы РПА,

разработку физико-математических моделей течения вязкой жидкости

через рабочие органы РПА и диссипации мощности в радиальном зазоре,

- экспериментальное исследование влияния физико-химических свойств
обрабатываемых сред и режимных параметров процесса на дисперсные
характеристики получаемых эмульсий,

- выработку практических рекомендаций по проектированию РПА
Объект, предмет и методы исследования. Объектом изучения являлись

гидромеханические процессы эмульгирования в рабочей камере аппарата Предмет исследования — гидродинамические закономерности течения обрабатываемой среды и энерговыделение в рабочих органах роторно-пульсационного аппарата Работа основывается на использовании аналитических и экспериментальных методов исследования

Научная новизна работы:

- разработана физико-математическая модель течения вязкой жидкости
через прерыватель роторно-пульсационного аппарата с радиальными каналами
прямоугольной формы, позволяющая производить оценку расходно-напорных
характеристик устройства в зависимости от изменения режимных параметров
процесса и физико-химических характеристик обрабатываемых сред,

предложена и теоретически обоснована функция изменения относительной площади проходного сечения модулятора РПА при совмещении каналов ротора и статора аппарата, позволяющая уточнить расчет коэффициентов гидравлического сопротивления потоку обрабатываемой жидкости,

предложена математическая модель диссипации мощности в радиальном зазоре аппарата, позволяющая адекватно описывать характер энерговыделения в рабочей камере РПА,

- экспериментально исследовано влияние физико-химических свойств
обрабатываемых сред, геометрии рабочих органов и режимных параметров
процесса на дисперсный состав получаемых эмульсий Получена эмпирическая
зависимость для расчета диаметра капель низкоконцентрированных эмульсий при
их обработке в РПА

Практическая значимость. Разработаны практические рекомендации по проектированию РПА и предложена конструкция аппарата для обработки систем «жидкость - жидкость»

Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы обсуждались на V Всероссийской научно-технической конференции «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях» (Бийск, 2004), VIII Международной научно-практической конференции «Химия - XXI век новые технологии, новые продукты» (Кемерово, 2005), II Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Материалы и технологии XXI века» (Бийск, 2005), III Всероссийской конференции молодых ученых «Фундаментальные проблемы новых технологий в 3-м тысячелетии» (Томск, 2006), I Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «Перспективы создания и применения конденсированных энергетических материалов» (Бийск, 2006), Международной конференции по химической технологии ХТ'07 (Москва, 2007)

На защиту выносятся:

результаты математического описания характера течения жидкости через рабочие органы РПА и влияние на него режимных параметров процесса, геометрии рабочих органов, а также физико-химических свойств обрабатываемых сред,

математические модели течения обрабатываемой среды и диссипации мощности в радиальном зазоре РПА,

теоретические и экспериментальные результаты изучения процесса эмульгирования различных модельных сред,

конструкция роторно-пульсационного аппарата, предназначенная для обработки систем «жидкость - жидкость»

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, включая 1 патент и 1 статью в журнале, рекомендованном Высшей аттестационной комиссией

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов работы, списка литературы из 102 наименований и содержит 124 страницы

Во введении отражены актуальность, направленность и цели исследования В первой главе рассмотрены основные механизмы физического воздействия на обрабатываемые жидкости, интенсифицирующие процесс эмульгирования и приведены конкретные примеры различного технологического оборудования, работающего с использованием этих принципов Показано, что высокоэффективным и перспективным оборудованием являются аппараты с многофакторным воздействием на обрабатываемую среду Рассмотрены наиболее удачные конструкторские решения по проектированию рабочих органов аппаратов роторно-пульсационного типа Вторая глава посвящена разработке физико-математической модели течения обрабатываемой среды через прерыватель РПА Исследованы механизмы основных интенсифицирующих воздействий на обрабатываемую среду, для каждого из которых рассчитана величина диссипации мощности Определена эмпирическая зависимость диаметра капель эмульсии от величины диссипации мощности и физико-химических свойств обрабатываемых сред В третьей главе приведена схема экспериментальной установки, методика проведения экспериментов и основные экспериментальные результаты В четвертой главе изложены рекомендации по проектированию РПА и представлена конструкция роторно-пульсационного аппарата для обработки преимущественно систем «жидкость-жидкость»

Подобные работы
Алексеев Евгений Валерьевич
Совершенствование прибора и метода анализа гранулометрического состава порошков на основе слоевой седиментации частиц
Вязьмина Нина Александровна
Совершенствование технологии вакуумной экстрактивной ректификации этанола и методов контроля его качества
Антохов Сергей Владимирович
Совершенствование процесса формирования качества серной кислоты контактным методом на базе компьютерного моделирования стадии каталитического окисления
Антохов Матвей Владимирович
Совершенствование процесса формирования качества серной кислоты контактным методом на базе компьютерного моделирования стадии абсорбции серного ангидрида
Кислов Евгений Александрович
Методы расчета гидродинамических и массообменных характеристик газожидкостных аппаратов с закрученными струями
Геллер Юлия Александровна
Исследование и разработка инженерного метода расчета процесса глубокой сушки гранулированного полиэтилентерефталата
Бадаева Наталья Валентиновна
Метод расчета подвулканизации резиновых смесей в процессе течения в диссипативных головках экструдеров
Нагорнов Станислав Александрович
Разработка методов расчета процессов и создание оборудования для термообработки изделий в псевдоожиженных и циркуляционных средах
Шафиеи Фесгандис Арман Ибрагим
Метод расчета процесса однократного испарения неидеальных смесей на примере разделения светлых продуктов коксования остатков нефти иранского происхождения
Горюнов Константин Евдокимович
Характеристики тепломассопереноса в организованном псевдоожиженном слое и метод расчета адсорбера

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net