DOI: 10.17586/2226-1494-2017-17-1-151-158


УДК532.543.4

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МАССООБМЕНА В ВЫПАРНОМ АППАРАТЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА

Калинин Е.Н., Горнаков И.П.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Калинин Е.Н., Горнаков И.П. Численное моделирование процесса массообмена в выпарном аппарате центробежного типа // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 1. С. 151–158. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-1-151-158

Аннотация

Постановка задачи. Рассматривается проблема создания адекватной математической модели процесса массообмена, протекающего при выпаривании и концентрации отработанного технологического раствора в центробежном выпарном аппарате с изменяемыми геометрическими параметрами. Модель обеспечивает научно обоснованный прогноз параметров технологического процесса. Методы. Определение параметров движения пленочного потока на вращающейся конической поверхности ротора центробежного выпарного аппарата выполнено на основании решения уравнений Навье–Стокса. Решение системы дифференциальных уравнений, описывающих процесс массообмена в исследуемой динамической системе, выполнено численными методами. Для этого реализована полунеявная схема метода конечных разностей со связью по давлению SIMPLE. Основные результаты. Составлен алгоритм и выполнено численное решение системы дифференциальных уравнений, описывающих процесс массообмена, протекающего при концентрировании рабочего раствора в выпарном аппарате центробежного типа. На основе полученного численного решения создана компьютерная модель данного процесса. С ее помощью определены основные гидродинамические и эксплуатационные параметры выпарного аппарата, а также зависимости между ними. Практическая значимость. Разработанная компьютерная модель процесса массообмена позволяет определить параметры раствора, движущегося по конической поверхности ротора центробежного выпарного аппарата: скорость движения, давление и толщину пленки стекания. Результаты работы могут найти применение как в управлении реальным технологическим процессом, так и в ходе обучения персонала.


Ключевые слова: массообмен, гидродинамика, численное моделирование, выпарной аппарат, концентрирование рабочего раствора

Список литературы
 
1.     Манойло Е.В. Закономерности процесса массообмена в центробежном аппарате // ВЕЖПТ. 2011. №9 (49). С. 8–12.
2.     Зиннатуллин Н.Х., Булатов А.А., Галимуллин Р.Г., Хайбуллина А.И. Тепло- и массобмен в центробежной жидкой пленке // Вестник Казанского технологического университета. 2013. №3 С. 66–68.
3.     Боев С.В., Агапов Ю.Н., Стогней В.Г. Экспериментальное исследование гидродинамики аппарата для очистки газов с центробежным слоем насадки // Вестник ВГТУ. 2009. №5. С. 22–24.
4.     Сугак Е.В., Сугак А.В. Моделирование закрученных турбулентных газодисперсных потоков // Современные проблемы науки и образования. 2013. №2. С.177.
5.     Сугак Е.В., Войнов Н.А., Степень Р.А., Житкова Н.Ю. Очистка промышленных газов от газообразных и дисперсных примесей // Химия растительного сырья. 1998. №3. С. 21–34.
6.     Перепелов А.И. Аппарат для исследования процесса центробежной конденсации // Известия ВолгГТУ. 2007. Т. 1. №3. С. 83–85.
7.     Калинин Е.Н., Корочкина Е.Е., Горнаков И.П., Голованов Е.А. Устройство выпарное центробежного типа для концентрирования жидких растворов. Патент RU2509591. 2014. Бюл. №8.
8.     Николаев Н.А. Биконическая система координат и уравнения равновесия для анализа напряженного состояния уплотнения в аппаратах высокого давления // Ежегодник Института физики высоких давлений РАН. 1998. Т. 5. C. 146–152.
9.     Matyka M. Solution to two–dimensional incompressible Navier-Stokes equations with SIMPLE, SIMPLER and vorticity-stream function approaches. Driven-lid cavity problem: solution and visualization. CFD Project Report №3. University of Linkoping,2004. 13 p.
10.  Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. 152 с.
11.  Горнаков И.П., Калинин Е.Н. К постановке задачи 3D–моделирования гидродинамики процесса концентрирования жидкого раствора в поле действия центробежных сил // Вестник Череповецкого государственного университета. 2015. №1. С. 5–8.
12.  Калинин Е.Н., Корочкина Е.Е., Горнаков И.П. Тепловая и гидродинамическая модели процесса концентрирования технологического раствора в поле действия центробежных сил // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2012. №6. С.151–155.
13.  Горнаков И.П., Калинин Е.Н. 3D–моделирование гидродинамики процесса рециклинга отработанного жидкого раствора в поле действия центробежных сил // Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: сборник трудов XII Международной конференции.Курск, 2015. С. 340–343.
14.  Калинин Е.Н., Ершов С.В. Синтез ячеечной модели массообмена в процессе обезвоживания волокнистого материала распределенным давлением // Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. 2011. №6. С. 118–121.
15.  Калинин Е.Н., Ершов С.В. Компьютерная модель переходных состояний процесса массообмена в зоне контакта валковой пары // Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. 2012. №3. С.117–120.


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика