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
Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Диссертационная работа:

Гараев Тимур Кавасович. Методы и устройства повышения эффективности СВЧ комплексов обработки нефтепродуктов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.05 : Казань, 2004 144 c. РГБ ОД, 61:04-5/3885

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 6

Глава 1. Сверхвысокочастотный нагрев диэлектрических сред 11

  1. Области применения СВЧ нагрева 11

  2. Установки СВЧ нагрева 22

  3. Проблемы практической реализации СВЧ комплексов 27

  1. Процессы СВЧ обработки 30

  2. Реализация СВЧ обработки и управления в технологических установках обработки нефтепродуктов и других диэлектрических сред 34

1.4. Математическое моделирование сверхвысокочастотного нагрева...44
Выводы 49

Глава 2. Математическое моделирование сверхвысокочастотного нагрева

диэлектрических сред 51

2.1. Математическое моделирование сверхвысокочастотного нагрева
полубесконечных диэлектрических сред 53

2.1.1. Модель сверхвысокочастотного нагрева при падении плоской
электромагнитной волны на полубесконечную
диэлектрическую среду (модель 1) 53

2.1.1.1. Сравнительный расчёт СВЧ нагрева по модели
Рикенглаза Л.Э. и новому полученному решению....56

2.1.1.2. Численный расчёт сверхвысокочастотного нагрева при
разном времени нагрева 57

2.1.1.3. Численный расчёт сверхвысокочастотного нагрева
диэлектрической среды на разных частотах и при
разной мощности источника 58

2.2. Математическое моделирование сверхвысокочастотного нагрева

диэлектрических сред конечной толщины 60

2.2.1. Модель сверхвысокочастотного нагрева при падении плоской
электромагнитной волны на диэлектрическую среду конечной
толщины с отражением от противоположной границы
(модель 2) 61

2.2.1.1. Повышение равномерности нагрева среды за счёт
выбора частоты излучателя. Численный расчет 64

2.2.2. Модель сверхвысокочастотного нагрева при падении плоской
электромагнитной волны на диэлектрическую среду конечной
толщины с отражением от противоположной границы с
поворотом плоскости поляризации (модель 3) 65

2.3. Математическое моделирование сверхвысокочастотного нагрева
диэлектрических сред конечной толщины с встречным
возбуждением 68

  1. Модель сверхвысокочастотного нагрева при встречном падении плоских электромагнитных волн на диэлектрическую среду конечной толщины, возбуждаемых некогерентными источниками (модель 4) 68

  2. Модель сверхвысокочастотного нагрева при встречном падении плоских электромагнитных волн на диэлектрическую среду конечной толщины, возбуждаемых когерентными источниками (модель 5) 70

2.3.3. Сравнительный анализ результатов численного моделирования
сверхвысокочастотного нагрева при разных способах
возбуждения электромагнитного поля 72

2.4. Двумерная модель сверхвысокочастотного нагрева диэлектрической
среды с известными поверхностными распределениями плотности
мощности источника (модель 6) 74

2.4.1 .Численный расчёт сверхвысокочастотного нагрева древесины..76

2.4.2. Численный расчёт сверхвысокочастотного нагрева водонефтяной эмульсии (ВНЭ) движущимся излучателем..80

2.5. Трёхмерная модель сверхвысокочастотного нагрева диэлектрической

среды (модель 7) . 82

Выводы 84

Глава 3. Экспериментальное исследование сверхвысокочастотного нагрева
водонефтяной эмульсии 86

3.1. Экспериментальное исследование зависимости комплексной

диэлектрической проницаемости водонефтяной эмульсии от
температуры 87

3.1.1. Численный расчёт сверхвысокочастотного нагрева
водонефтяной эмульсии с учетом экспериментальных
данных 89

3.2. Проверка адекватности математических моделей

сверхвысокочастотного нагрева водонефтяной эмульсии 92

3.2.1. Проверка адекватности трёхмерной математической модели

сверхвысокочастотного нагрева водонефтяной эмульсии ....92

3.2.2. Проверка адекватности математической модели
сверхвысокочастотного нагрева полубесконечной среды 95

Выводы 96

Глава 4. Разработка комплексов сверхвысокочастотного нагрева
нефтепродуктов 98

4.1. Исследование режимов воздействия сверхвысокочастотных
электромагнитных полей на водонефтяную эмульсию 99

4.2. Пилотный образец технологического модуля сверхвысокочастотной

обработки водонефтяной эмульсии в канале концевого делителя
фаз 107

4.3. Промысловый модуль сверхвысокочастотной обработки
водонефтяной эмульсии (ПМВК-400) 115

4.3.1. Разработка камеры электродинамической обработки
водонефтяной эмульсии 118

4.4. Сверхвысокочастотные устройства по переработке водомасляной
эмульсии 120

4.5. Устройство термообработки сыпучих и жидких диэлектрических
материалов в электромагнитном поле сверхвысокой частоты 124

Выводы „ 126

Приложение 127

Основные результаты и выводы 128

Литература .....130

Введение к работе:

Актуальность исследования

В последние десятилетия в России широко развиваются и используются технологические процессы, основанные на использовании эффекта воздействия электромагнитной энергии СВЧ и КВЧ диапазонов длин волн. Области использования энергии СВЧ возрастает с каждым годом, к ним относится сушка различных материалов, обеззараживание отходов, стерилизация, пастеризация, размораживание пищевых продуктов, приготовление пищи и переработка сельскохозяйственной продукции, в том числе кормов, утилизация пищевых и животноводческих отходов, производство строительных материалов, производство и переработка продуктов нефтехимической промышленности и т.д.

Интерес к научным исследованиям и внедрению их в промышленность объясняется рядом преимуществ СВЧ технологий, некоторые из которых невозможно реализовать, применяя традиционные способы обработки материала. СВЧ технологии реализуют экологически чистые процессы, быстродейственны и энергоэкономичны, предоставляется возможность локального воздействия на материал.

В настоящее время актуальным вопросом в нефтегазодобывающей промышленности является подготовка нефти к транспортировке. Одним из этапов обработки водонефтяной эмульсии (ВНЭ) является её нагрев. СВЧ нагрев имеет значительные преимущества перед традиционными способами, поэтому проектирование и создание СВЧК обработки ВНЭ является актуальной научно-технической задачей.

Несмотря на целесообразность развития многофункциональных, автоматизированных СВЧК, основанных на унификации используемой элементной базы и вспомогательного оборудования, основные вопросы, такие как определение требуемых режимов обработки, формирование требуемого распределения температурного поля в СВЧ камере и управление им ещё не рассмотрены в должной мере.

Целью работы является разработка методов и устройств, способствующих улучшению технико-экономических показателей СВЧ комплексов обработки нефтепродуктов и других диэлектрических сред.

Достижение поставленной цели требует решения следующих основных задач:

разработки новых математических моделей СВЧ нагрева;

исследование физических режимов обработки энергией электромагнитных полей (ЭМП) СВЧ диэлектрических сред;

разработка, практических рекомендаций и исходных данных для проектирования и создания СВЧТК. Г77.. ' *"

БИі.Л,>іЛ'ЕКА

а С Петербург

Научная новизна результатов исследований состоит в следующем:

впервые для повышения эффективности СВЧТК использовано новое аналитическое решение математической модели СВЧ нагрева;

получены новые аналитические решения математических моделей СВЧ нагрева одномерных двухмерных и трёхмерных задач, как для полубесконечных сред, так для сред конечных размеров, для разных способов возбуждения электромагнитного поля;

о разработанные математические модели использованы при решении задач СВЧ нагрева диэлектрических сред, а так же при проектировании и разработке практических вариантов СВЧ установок с целью повышения их эффективности;

предложены новые устройства СВЧ обработки нефтепродуктов и других
диэлектрических сред.

Практическая ценность результатов диссертации определяется: в возможностью использования моделей СВЧ нагрева для оценки качества работы СВЧ установок в процессе проектирования;

возможностью использования разработанных моделей и методик,
способствующих улучшению технико-экономических показателей при
разработке СВЧТК с автоматизированным управлением;

Методы исследований. При решении основных задач в диссертации использованы следующие методы:

аналитические и численные методы решения дифференциальных уравнений в частных производных;

методы конечномерной оптимизации.

При решении задач использованы современные программные средства ЭВМ, например Microsoft Excel.

Достоверность основных результатов диссертации определяется:

корректным использованием математического аппарата;

» хорошим совпадением результатов моделирования СВЧ нагрева с

результатами других авторов; о совпадением результатов численного моделирования с

экспериментальными данными.

Положения, выносимые на защиту:

одномерные, двумерные, трёхмерные математические модели СВЧ
нагрева диэлектрических сред;

в методики решения задач оптимизации СВЧ нагрева;

комплекс программных средств моделирования СВЧ нагрева сред;

сравнительный анализ результатов СВЧ нагрева при различных способах возбуждения электромагнитного поля;

сравнительный анализ экспериментальных и теоретических результатов;

функциональная схема СВЧК обработки ВНЭ с автоматизированным управлением технологического процесса;

камера электродинамической обработки (КЭО);

СВЧ устройства обработки нефти и других диэлектрических сред. Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих форумах: IX Всероссийские Туполевские чтения памяти В.И. Поповкина (Казань, 2001г.); IV Республиканская научно-практическая конференция молодых учёных и специалистов (Казань, 2002г.); VII Четаевская международная конференция "Аналитическая механика, устойчивость и управление движением" (Казань, 2002г.); Республиканский конкурс научных работ среди студентов и аспирантов на соискание премии имени Н.И. Лобачевского (Казань, 2002г.); конкурс на соискание стипендии главы администрации г. Казани (Казань 2002г.); конференция «Современные методы теории функций (Воронеж, 2003г.), 13-я Международная Крымская конференция «СВЧ - техника и телекоммуникационные технологии». (Севастополь, 2003г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, включая 4 статьи, 8 тезисов докладов и патент РФ на полезную модель, а так же получено положительное решение на изобретение.

Практическое использование результатов диссертации. Материалы диссертационных исследований использованы в организациях: НГДУ «Лениногорскнефть» в ходе выполнения работ по исследованию возможностей использования СВЧ установок на предприятиях нефтедобывающего комплекса, в НИЦ ПРЭ КГТУ им. А.Н. Туполева (КАИ) при разработке опытной установки для обработки водонефтяной эмульсии, в КГТУ им. А.Н. Туполева (КАИ) в учебном процессе курсового и дипломного проектирования.

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, одного приложения и списка использованных источников в количестве 156 шт. Работа имеет объем 144 страницы, содержит 66 рисунков и 4 таблицы.

Автор выражает благодарность доценту кафедры специальной математике КГТУ им. А.Н. Туполева (КАИ), к.т.н. Анфиногентову В. И. за научные консультации.

Подобные работы
Бойков Александр Юрьевич
Разработка метода и алгоритма функционирования интеллектуального устройства контроля влагосодержания светлых нефтепродуктов на основе некогерентных волоконно-оптических преобразователей
Меликян Карлос Сасуникович
Исследование возможностей повышения эффективности элементов, узлов и оптических схем голографических запоминающих устройств
Лежнина Татьяна Александровна
Методы и устройства для измерения частотно-временных параметров зрительной системы человека
Чижов Андрей Алексеевич
Метод и устройство адаптивного демультиплексирования высокоскоростных групповых потоков для вычислительных сетей
Асатрян Эдик Хачикович
Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков
Чаплыгин Александр Александрович
Метод и устройство визуализации пространственно распределенных образов со сложными топологическими портретами
Плахов Александр Геннадьевич
Методы, алгоритмы и устройства для покадрового кодирования и передачи видеоданных по радиоканалам с низкой пропускной способностью
Зайцев Алексей Анатольевич
Методы и цифровые устройства сжатия телеметрической информации в системах сбора и передачи геофизических данных
Иванов Сергей Викторович
Методы и цифровые устройства адаптивной и многоскоростной фильтрации в системах управления и контроля, использующих датчики уровня радиодальномерного типа
Панищев Владимир Славиевич
Методы, высокопроизводительные алгоритмы и устройства обработки изображений с использованием нейроподобных структур

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