автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Электрогидродинамическое эмульгирование и устройства, работающие на его основе

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ дЦИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

2о мл>"| <ог,у На правах РУкоп,1С"

УДК 66.003.01:537.84

ТАРАНЦЕВ Константин Валентинович

ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ЭМУЛЬГИРОВАНИЕ И УСТРОЙСТВА, РАБОТАЮЩИЕ НА ЕГО ОСНОВЕ

05.17.08 — Процессы и аппараты химической технологии

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1907

Работа выполнена в Московской государственной академии химического машиностроения и Пензенском государственном техническом университете.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Бутков Владимир Васильевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Карда-шев Генрих Арутюнович; кандидат технических наук Зац Борис Семенович.

Ведущее предприятие: акционерное общество «Научно-исследовательский и проектно-технологический институт химического машиностроения», г. Пенза.

Защита состоится « »__Ь-иХ-^Р_1997 г > в 14 час^

на заседании диссертационного совета К063.44.04 по специальности 05-17.08 — «Процессы и аппараты химической технологии» в Московской государственной академии химического машиностроения по адресу: 107884, ГСП, Москва Б-66, ул.. Старая Басманная, д. 21/4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан « ^ » _Сиуи^б-Л ¡997 г_

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Л. В. Суркова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.-РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Определяющая роль в развитии экономики принадлежит базовым отраслям индустрии и,' в частности, химической промышленности и энергетике. В связи с резким возрастанием цен на нефть и нефтепродукты становятся актуальными исследование и разработка новых эффективных методов их переработки и экономии. При переработке широко используется процесс эмульгирования.

Эмульгирование можно осуществлять различными способами: механическими, циркуляционными, вибрационными, роторно-пульсацион-ными, ультразвуковыми, электродинамическими. Для рассмотрения их выработаны обгдие критерии оценкй и методики расчета конструкт»"!. Предлагаемый электрогидродинамический метод эмульгирования с этих позиций ещэ не рассматривался. Удельные энергетические затраты на создание тонкодисперсных эмульсий с применением электрогидродина-мичеасого эмульгирования значительно сштамтся. В связи с этим исследование электрогидродинамического эмульгирования и разработка устройств,работают;« на его основе, является актуальной темой.

Работа выполнялась в соответствии с Координационным планом НИР ЛИ СССР на 1981-1985 годы по- проблеме ТОХТ раздел 2.27.2.19.10. "Исследование методов интенсификации процессов физической абсорбции, бинарной ректификации и экстракции, .проводимых в пленочной и насадочной колонной аппаратуре с помощью электростатических и электромагнитных полей, . разработка новых конструкций и создание методов расчета" и в НЦФИ ИПНГ и ПГТУ по теме "Волновые технологии извлечения металлов и их производных из неф-гей и битумов".-

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. .Теоретическое и экспериментальное определение, эсобенностей процесса злектрогидродинамического эмульгирования и разработка устройств, работающих на его основе..

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Определено распределение потенциача и напряженности для"'ряда геометрий электродов с использованием числен-гых методов. Изучен механизм образования поверхностных и объёмных ¡арядоз на границе'раздела жидкостей. Произведена оценка длитель-юсти разрушения капли по каждому из четырех известных механизмов I электростатическом поле. Выявлен факт увеличения эффективности '.мудьгирования, при увеличении степени неоднородности поля. Опре-¡елены основные критерии выбора конструкции электродов.

I

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Составлены программы для расчета распределения потенциала и оценки напряженности поля по всему сечению рабочих вон эмульгаторов. Теоретически показано и экспериментально подтверждено, что 8а различные механизмы разрушения капли ответственны разные слои варяда на границе раздела жидкостей. Доказано, что рациональным является использование в процессе эмульгирования механизма разрушения капли при отбрасывании ее от электрода после касания и зарядки. Обоснован выбор форм электродов "острие-плоскость" и "острие-кольцо" для электрогидродинамических эмульгаторов. Разработаны конструкции электрода, насоса, эмульгаторов.

Разработанные конструкции злектрогидродинамических устройств завдщены авторскими сидетельствами и патентом.Пилотная установка и злектрогидродинамические эмульгаторы, изготовленные в ходе работы над диссертацией, были использованы для приготовления эмульсий при выполнении исследований по теме "Волновые технологии извлечения металлов и их производных из нефти и битумов" в Научном центре фундаментальных исследований ИПНГ РАН и ПГТУ Минобразования России. Результаты исследований и электрогидродинамические устройства использованы при реконструкции котельной СУ N 5 Управления строительства N 14 г.Кузнецка Пензенской области.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: 1) 40 научно-технической конференции профессоров, преподавателей и сотрудников кафедр и лабораторий МИХМа. Москва, 1983; 2) Всесоюзном научно-техническом совещании "Создание и внедрение химического оборудования с использованием физических методов интенсификации технологических процессов", Полтава, октябрь 1984; 3) 39 научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ПЛИ, Пенза, 1938; 4) Научно-техническом семинаре "Экономия топливно-энергетических ресурсов за счет совершенствования технологии, автоматидАпии трпппипппяьяут--ших установок и утилизации ВЭР", 1ЩНТП Пенза, 6-7 июня 1938; 5) 1.2,3,4 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и студентов ППИ, Пенза, 1990,1991,1992,1993; б) 5 и 6 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и студентов ПГТУ, Пенза 1994 и 1995; -7) 3 международной конференции "Современные проблейы электрогидродиамики и электрофизики жидких диэлектриков", Петродворец, Санкт-Петербург, 28 июня - 1 июля 1994.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации'опубликовано 12 работ, в том числе 4 статьи, 3 тезисов доклада, получено 4 авторских свидетельства на изобретения и 1 патент ГО.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, условных обозначений, списка использованной литературы, включающего 151 наименование, и приложений. Общий объем работы составляет 195 страниц, в том числе 46 рисунков и 4 таблицы.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

- методику расчета распределения потенциала в граничных условиях первого рода применительно к различным геометриям электродов электрогидродинамических эмульгаторов; ^

- алгоритм расчета электрогидродинамических эмульгаторов;

- результаты анализа механизмов формирования двойных слоев на границе раздела;

- результаты экспериментального исследования электрогидродинамического змульгировнкя при различных напряяенностях и фор-мо-размерах электродов;

- конструкт® ряда устройств, работающих на основе электро-гвдродинамического метода.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлена краткая характеристика существу-ощих способов эмульгирования. Показано, что в настоящее время для получения эмульсий в химической промышленности и в энергетике используется ряд способов: механическое с помощью мешалок в аппара-' гах, статическое при пропускании смеси через систему вставок в трубопроводе, акустическое с использованием ревунов, ультразвуковое с использованием ультразвуковых излучателей, электродинамическое при воздействии искрового разряда. Каждый из этих способов имеет свои области»применения, преимущества и недостатки. Однако, все эти способы не позволяют получать тонкодисперсные эмульсии, а если и позволяют, то с большими энергозатратами.

Далее, проанализировав физическую сущность процесса эмульгирования, автор рассматривает возможность практического применения

3

электрогидродинамического эмульгирования, т.е. использование течений в объеме и на границах раздела жидкостей в сильных электрических полях для разрушения капель дисперсной фазы. Данный способ потребляет малое количество энергии и позволяет получать тонкодисперсные эмульсии. Уменьшение среднего диаметра капель эмульсии ведет к увеличен™ поверхности массообмена, следовательно, к уменьшению необходимых рабочих объемов и габаритов аппарата. Кроме того, уменьшение размера эмульсии ведет к экономии топлива при использовании вместо чистого горючего эмульсии топлива с водой. Это позволяет экономить до 10 - 15 % топлива без снижения его тепловых и энергетических характеристик.

Анализ литературных данных позволил автору провести классификацию известных злектрогидродинамических течений и отобрать для дальнейшего рассмотрения основные конкурентоспособные конструкции электродов. На основании литературного обзора сформулированы задачи настоящей диссертационной работы.

Во второй главе, в связи с необходимостью выработки методики расчета конструкции и определения оптимальных характеристик работы злектрогидродинамических эмульгаторов, проведен анализ существующих модельных представлений.

Рассмотрены уравнения электродинамики для слабопроводящих сред и уравнения гидромеханики для изотропных инертных вязкотеку-чих сред. Проведен анализ действующих сил.

Решено уравнение Лапласа в Граничных условиях первого рода (задача Дирихле) численным методом. Решения позволили определить распределение потенциала от электродов заданных форм и размеров.

Составлены программы расчета электрического поля для различных геометрий электродов. Проведен анализ распределения потенциала и напряженности поля для основных геометрий электродов.

Расчет прдизводился исходя из следующих предположений:

1) При подаче напряжения на электроды распределение потенциала происходит практически мгновенно и система описывается уравнениями:

Гго{_Е=0

\divlUp •

но 1 = - с^гаАф (2)

и, следовательно, сАллу ф-оА^-^р ,т.е> уравнение Пуассона

Эх2 э?г " ' (3)

Для случая р~0 и задано значение Ф на .границе раздела- краевая задача Дирихле.

2) Поскольку векторное поле напряженности соответствует распределению потенциала, то значение напряжености в каждой точке рабочей зоны рассчитывалось по уравнения (2).

3) Известно, что значение проводимости в объеме постоянно и только вблизи границ раздела имеет скачок.. Поэтому, приняв для расчета толщину слоев равной 1-4, где ¿ = 1 для слоя жидкости примыкающего к аноду, а I » 2 для слоя жидкости, примыкающего к катоду, и поделив поровну разницу между проводимостями металла электрода и жидкости, апроксимировали изменение проводтрсти в <~гоях линейной зависимостью <5 ^ • X . Распределение заряда рассчитывали по уравнению;

Г <з (4)

4) Зная значения плоТйости заряда и напряженности поля в каждой точке, определял^ значение силы из выражения:

р »р! - * ^ еМШ (5)

считая, ч1?0 Процесс разрушения капли происходит под действием только кулоновских сил,т.е. приравняв второе и третье слагаемое нулю.

5) Подставив значение силы в уравнение Навье-Стокса, можно получить решение для частного случая в указанных выше граничных условиях.

6) Используя полученную величину скорости и линейный размер капли далее определяли критерий Рейнольдса Йг-^^характеризующий ■ интенсивность процесса.

Для решения уравнения Лапласа на первом этапе дискретизации строилась сетка. От уравнения в частных производных осуществлялся переход в разностное уравнение. В случае неравномерной сетки по X и У переход к разностной схеме проводился следующим образом:

Полученное соотношение в случае равномерности сетки по X и У упрощалось до вида:

Эти разностные уравнения решались совместно с граничными условиями.

По результатам расчетов выбраны перспективные геометрии электродов для электрогидродинамических эмульгаторов. На рисунке 1 показано распределение ивопотенциальных линий для б геометрий электродов, по которым можно определить напряженность поля в каждой точке. Из рисунка видно, что наибольшая напряженность поля достигается в системах "острие-плоскость" и "острие-кольцо".

Для проверки модельных представлений потребовалось экспериментально изучить развитие электрогидродинамической конвекции на плоской границе раздела и в процессе разрушения капли.

В третьей главе диссертации приведено описание экспериментальной и пилотной установок, методики проведения экспериментов.

Исследован характер электрогидродинамических течений, возникающих на границе раздела в электрическом поле различной напряженности при различных формо-размерах электродов (рис. 2 ). Показано, что многообразие возникающих течений можно объяснить только формированием на границе раздела двойных слоев, а это обуславливает влияние полярности и формо-размеров электродов на характер электрогидродинамических течений.

Исследования показали также, что характер возникающих электрогидродинамических явлений не иеменяется при введении стеклянной перегородки- между электродами. В го же время введение стеклянной перегородки между электродами предупреждает закорачивание электродов водяными цепочками и позволяет использовать более широкий диапазон напряжений. Это.указывает на целесообразность применения стеклянной перегородки в контрукциях электрогидродинамических эмульгаторов.

В третьей разделе третьей главы исследован механизм формирования поверхностных и объемных зарядов двойных слоев на границах раздела жидкостей, выявлена последовательность стадий разрушения капель и особенности процесса при различной напряженности поля и геометриях электродов.

Анализ полученных экспериментов и литературных данных позво-' лил сделать вывод о. наличии вблизи, и на границе раздела адсорбци-Ьнных и диффузионных слоев. Причем, интенсивность их различна в зависимости от•электропроводности жидкости и напряженности поля. В случае преобладающего развития того или иного слоя будет наблю-

6

Рис.1. Распределение изопотенциалышх линий в межэлектродной зоне для системы электродов: а) "две плоскости". б> "стержневой анод между плоскими катодами": в)"острие-плоскость", г)"два острия"; д)"перфорированные с отгибами"; в)"острие-кольцо".

©

__J 1

©

I

1 9

пГг

в

Ф в

и)

Г

©

о

Ф ОД ©

СьЛ *

1 © в

И.

1 и

| *с.

»л) ©

Рис.2. Электрогидродинамическая конвекция для исследованных аюрморазмеров электродов на границе раздела циклогексан-касторовое масло.

даться тот или иной механизм разрушения капли. На рисунке 3 показано распределение зарядов, возникающих на плоской границе раздела циклогексан-касторовое масло,. а на рисунке 4 для капли воды в касторовом масле.

Максимальная напряженность электрического поля достигается, когда стержневой электрод расположен против спирали. Для данного случая суммируются четыре основных механизма разрушения капли: 1-разрив капли при превышении критического заряда в адсорбционном слое с образованием заостренного выступа; • 2- разрыв капли при превышении критического заряда в диффузионном слое с разрывом границы раздела жидкостей; 3- разрыв капли после растяжения ее силами электрического поля; 4- разрушение капли в процессе ее движения от электрода.

Регистрация процесса эмульгирования с помощью скоростной киносъемки позволила зафиксировать процесс разрушения капли. Разрушение капли при отбрасывании ее от электрода, т.е. по четвертому механизму, происходит на порядок быстрее остальных трех механизмов разрушения капли. Анализ кинограмм показал, что разрушение по этому механизму заканчивается за 0.05 - 0,1 с.

Исследования показали, что 1, 2 и 3 механизмы разрыва капли 8 результате ее деформации интересны с точки зрения растяжения капли по полю, в результате которого у нее появляется возможность коснуться электрода. В разрабатываемых конструкциях необходимо создавать такие условия, чтобы капли либо попадали в зону вблизи одного из электродов, либо силы действовали таким образом, что каг..-.я при деформации в направлении линии напряженности касалась не одновременно двух электродов, а одного, что создало бы условия для накопления ею заряда. Это приведет к отталкиванию ее от этого электрода и разрушению в процессе движения.

Вольтамперные характеристики и дисперсионный состав для исследованных геометрий электродов представлены на рисунках 5,6.

В четвертой главе на основе анализа электрогидродинамических явлений и полученных экспериментальных данных были определены основные и дополнительные критерии, необходимые для обоснования и выбора конструкций электрогидродинамических эмульгаторов.

•Показано, что от острия в сплошной слабопроводяпей среде возникают электрогидродинамические течения, направленные по оси острия. В конструкции злектрогидродинамического эмульгатора сле~

9

Рис.3 Распределение аарядов в двойных слоях на границе раздела циклогексан-касторовое масло.

Рис.4 Распределение зарядов в двойных слоях у поверхности капли воды в касторовом масла: 1-диффу-. зионный слой в касторовом масле: 2-адсорбционный слой в касторовом масле; З-адсорбционный ¿лов в капле воды; 4- диффузионный слой в капле воды.

с.%

Рис.5.Фракционный состав эмульсии, полученной в касторовом масле после введения в него воды для различных геометрий электродов. 1Г-20 кВ: 1 -"острие-спираль"; 2 -"острие-плоскость": 3 -"два вертикальных стержневых электрода"; 4 - "две плоскости"

и.«ь

20 <5

<0 5

/' /

//

// //

У/} и ■Ф

г

Рис.6. Больтамперная ха-раотеристика процесса амульгирования воды при различных ворморазмерах электродов: + - "спираль-острие"; О - "два горизонтальных стержневых электрода." "стержеасП анод между плоскими катодами"; X - " два вертикальных стержневых электрода" : О

<У

о,г 1,тД

ДЕс

плоскост

дует отдать такзяв конфигурацию электрического поля, чтобы проти-воэлектрод имел форму кольца и находился на некотором удалении от острия. В этом случае капля растягивается по линиям напряженности, а течение оказывается перпендикулярным к этому направлению. Течение воздействует на каплю, дополнительно деформирует и растягивает ее. При этом возникают дополнительные условия для разрыва капли.

Анализ изопотенциальных линий показал, что напряженность электрического поля быстро уменьшается при удалении от электрода, и значение напряженности у отдельного острия на малых расстояниях мало зависит от удаленности противозлектрода. В то же время, близкорасположенные одноименные острия приводят к смене картины распределения линий напряженности с картины, характерной для острия, на картину, характерную для стержня. При введении третьего одноименного электрода электрическое поле развивается как от плоскости. Следовательно, в конструкции следует предусмотреть либо расположение одноименных точечных источников на расстояниях . больших, чем те, при которых возникает эффект экранирования, либо расположить противоэлектроды в промежутках между одноименно заряженными точечными источниками.

Соотношение между размерами капли и размерами электродов должно быть таким, чтобы размера деформированной капли не.хватало для закорачивания электродов вследствии образования мостика.

Конструкция электрогидродинамического. эмульгатора должна быть такой, чтобы избежать слияния капель в,.процессе движения их к электроду. Поэтому, желательно вводить дисперсную фазу как можно ближе к межэлектродному промежутку или же непосредственно вводить ее через заряженную форсунку. При этом создаются наиболее благоприятные условия для того, чтобы капля получила достаточный эаряд. ч

Для конструктивного воплощения выбраны две системы электро-доя: "острие-плоскость" и "острие-кольцо". На рисунке 7 показана конструкция электрогидродинамического эмульгатора. В цилиндрическом корпусе 1 расположены два электрода. Верхний 2 - пе^фориро-' ванный с диэлектрическим покрытием 3. Через отверстия 4 перфорации, расширяющиеся в направлении потока- подается грубая эмульсия. Под этим электродом расположен второй 5 - имеющий систему заостренных стержней 6, причем каждый стержень располагается напротив

. 12

Рис.7. Электрогидродинамический эмульгатор: 1 - корпус: • 2 - влектрод: 3 - диэлектрическое покрытие: 4 - перфорация: 5 - основание электрода: б - заостренные стержни: 7,8 -крышки: 9 -шпильки: Ю-регу-г.иРОЕОчнип винт: 12.13-контакты: ^-распределительное устройство; 15.16-штуцеры.

отверстий нижнего электрода на расстоянии от его поверхности. При этом образуется сильно неоднородное поле, в котором происходит процесс эмульгирования. Корпус выполнен из диэлектрической трубы, ■ заглушённой плоскими диэлектрическими крышками 7 и 8. В пазах крышек закреплены электроды 2 и 5. Основание второго электрода 5 гибкое, что позволяет изменять межэлектродный промежуток с помощью регулировочного винта 10. Подвод электрической энергии осуществляется с противоположных сторон корпуса. Места ввода проводников 12 и 13 уплотняются резьбовыми вставками 14. Дисперсная фаза вводится черев распределительное устройство, выполненное в виде трубы с отверстиями 14. Дисперсионная среда подается через штуцер 15, а полученная эмульсия выводится через штуцер 16.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Решена вадача Дирихле численным методом и составлены программы расчета электрического поля для различных геометрий электродов. Проведен анализ распределения потенциала и напряженности поля для основных геометрий электродов, применяемых в электрогидродинамических эмульгаторах.

2. Изучен механизм образования поверхностных и объемных зарядов на границе раздела двух жидкостей при формировании двойных слоев. Теоретически показано и'экспериментально подтверждено, что ва каждый иа четырех механизмов разрушения, капли ответственны разные слои варяда на границе раздела.

3. Экспериментально изучен процесс электрогидродинамического разрушения одиночной капли как в поле различной напряженности без непосредственного контакта, так и при соприкосновении ее с электродом. Проведена оценка длительности разрушения капли по каждому из четырех рассматриваемых механизмов. Доказано, что рациональным является использование в процессе эмульгирования механизма равры-ва капли при ее отбрасывании от^екгродагпосяе-касанкя-и—заряд-— ки.

" 4. Выявлена последовательность стадий разрушения* •капель и особенности процесса при различней напряженности поля и геометрии электродов. Зафиксировано на фотографиях и кинограммах, что разрушение границы равдела капли в направлении катода отличается от разрушения в направлении анода.

•• '• 14

I 9 •

5. Выявлено, что увеличение степени неоднородности поля ведет к увеличению эффективности эмульгирования. Проведен анализ дисперсного состава эмульсий, получаемых в результате электрогидродинамического эмульгирования. Экспериментально подтверждено, что оптимальной формой электродов являются системы "острие-плоскость" и "острие-кольцо".

6. Исследования показали, что введение стеклянной перегородки между электродами не меняет вид электрогидродинамических течений. Применение стеклянной перегородки решает проблему закорачивания электродов и расширяет диапазон используемых напряжений.

7. Показано, что при выборе оптимальной конструкции электрогидродинамических эмульгаторов необходимо подбирать число ступеней контакта в зависимости от требуемой степени эмульгирования, а расстояния между электродами от размеров капель на ступени и при данном напряжении источника форма и размеры электродов должны обеспечивать напряженность поля превышающую критическое напряжение начала разрушения капель, но быть меньше напряжения пробоя.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Е - напряженность электрического поля, В/и; F - сила, Н: I - сила тока. А; сЦ. - диаметр капли, м ;Т - температура, К ; U - электрическое напряжение, В; со - скорость, м/с; X .<j ,£ - координаты; ^ - плотность.кг/м* £ - абсолютная диэлектрическая проницаемость среды,8.85-10Ф/м ; £<, - относительная диэлектрическая проницаемость среды, ф - электрический потенциал, В; ^ -кинематическая вязкость ,м%.; р - плотность объемного заряда, .Кл/м; ^ciftt- электропроводность среды, 1/(0м м); Сэи - электропроводность материала электрода. 1/фм критерий Рейнольдса.

ч

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1) Вутков В.В., Таранцев К.З. Исследование процесса электростатического эмульгирования.- Тезисы докл. Всес. научно-техк. совещания "Создание и внедрение химического оборудования с использованием методов интенсификации технологических процессов", г.Полтава. 1934, с. 4Г?-4^.

2) Балуев В.В., Бутков B.B., Таранцев K.B. Некоторые ЭГД-те-чения на границе раздела слабопроводящих жидкостей.- Сб. "Физико-химическая гидродинамика", Свердловск, УрГУ, 1985, с. 8-14.

3) Дритов Л.А..Таранцев К.В. Влияние электромагнитного поля на гидродинамические характеристики процесса эмульгирования при получении топливных эмульсий. - Деп. рукопись, ВИНИТИ, 05.05.91 N 2327-В91, 76 С.

4) Таранцев К.В., Бутков В.В. Высоковольтный стержневой электрод.- A.c.N 1736046, 15.04.92, бюл-N 15

5) Дритов Л.А., Таранцев К.В., Раззорилов A.M. Горизонтальный электродегидратор,- A.c.N 1813485 , 07.05.93 , бюл.И 17

6) Таранцев К.В., Бутков В.В. Электродинамический дисперга-тор, A.C.N 1780822, 15.12.92, Сюл.Н 46

7) Дритов Л.А., Мещеряков A.C., Таранцев К.В. Процесс электрогидродинамического диспергирования при получении топливных эмульсий.//Электронная обработка материалов, 1992,N 2, с.30-33.

8) Таранцев К.В., Бутков В.В. Электрогидродинамический насос, A.C. N 1823097, 23.06.93, бюл. N 23.

9) Таранцев К.В. Электрогидродшамический диспергатор. Патент № N 1780822, 12.03.93.

10) Апфельбаум М.С., Бутков В.В., Дритов Л.А., Таранцев К.В. Электрогидродинамические течения и их влияние на процесс диспергирования." Тезисы ' докл.. на .3 международ, конф. "Современные проблемы электрогидродинамики и электрофизики жидких диэлектриков" Санкт-Петербург, 1994,с.11-12

11) Апфельбаум М.С., Дритов Л.А.,Муненин В.Г., Таранцев К.В. Электрогидродинамический насосный эффект.- Тезисы докл. на 3 международ. конф. "Современные проблемы электрогидродинамики и электрофизики жидких диэлектриков" Санкт-Петербург, 1994,с.13-14

12) Апфельбаум М.С..Бутков В.В.. Дритов Л.А.. Таранцев К.В. Электрогидродинамические течения и их влияние на процесс диспер-гирования.//Электронная обработка материалов, 1995,N 1, с.53-56.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ЭМУЛЬГИРОВАНИЕ ( ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР )

1.1 Процессы перемешивания и их краткая характеристика.

1.2. Физическая сущность процесса эмульгирования.

1.3. Механизм электрогидродинамических явлений.

1.4. Влияние геометрии электродов и границы раздела на интенсивность электрогидродинамических течений.

1.5. Физическая сущность процесса эмульгирования в электрическом поле и конструкции, работающие на его основе

Выводы и постановка задач исследования-.

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ЭМУЛЬГИРОВАНИЯ ( МОДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ )

2.1. Электро- и гидромеханика в объеме и на границе раздела жидкостей в электрическом поле.

2.2. Анализ действующих сил.

2.3. Методика расчета напряженности электрического поля численными методами и анализ полученных данных.

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ЭМУЛЬГИРОВАНИЯ ( ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ )

3.1. Описание экспериментальной установки и методика проведения экспериментов.

3.2. Исследование электрогидродинамических процессов на плоской границе раздела при различных формо-размерах электродов.

3.2.1. Электрогидродинамические процессы на плоской границе раздела при различных напряженности поля и различных фомо-размерах электродов.

3.2.2. Электрогидродинамические процессы на плоской границе при наличии между электродами стеклянной перегородки.

3.3. Исследование электрогидродинамики разрушения капли

3.3.1. Формирование двойных слоев у границ раздела и потеря устойчивости капли в однородном электрическом поле.

3.3.2. Вид и скорость разрушения капли при различных напряженности поля и формо-размерах электродов

3.4. Выводы из полученных результатов.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ЭМУЛЬГАТОРОВ, РАБОТАЮЩИХ НА ПРИНЦИПЕ ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИКИ.

4.1. Обоснование и оптимизация конструкции электрогидродинамических устройств.

4.2. Конструкция и принцип действия разработанных электрогидродинамических устройств.

4.3. Алгоритм расчета электрогидродинамического эмульгатора.

ВЫВОДЫ.

Интерес к проблеме электрогидродинамического эмульгирования определяется низкими энергозатратами на его проведение (в десятки раз ниже энергозатрат на эмульгирование другими методами), высокой надежностью, отсутствием движущихся и высоко нагруженных элементов и др. Однако на пути практического использования этого метода существует ряд нерешенных задач.

На основе имеющихся фактов можно констатировать, что на сегодняшний день отсутствует общая, теоретически обоснованная позиция, позволяющая объяснять и предсказывать электрогидродинамические эффекты при различных технологических режимах, направление и интенсивность потоков в объеме и на границах раздела, влияние формы и размеров электродов на эффективность эмульгирования. Существует необходимость более подробного изучения воздействия сил электрического поля на границу раздела и процесс эмульгирования. Остается открытым вопрос о влиянии геометрии электродов на электрогидродинамическую конвекцию на границе раздела текучих сред.Нет единого мнения о механизме электрогидродинамической конвекции.

Мевду тем запросы различных отраслей промышленности постоянно опережают внедрение в практику эффективных, экономичных эмульгаторов. Во многом это объясняется тем, что изменяются представления о возможностях самого процесса эмульгирования, который становится способом получения материалов с комплексом требуемых свойств. При таком подходе конечная цель эмульгирования не ограничивается лишь достижением однородости по дисперсному составу в любом элементарном объеме получаемой эмульсии. Все чаще процесс эмульгирования рассматривают как целостную химико-технологическую систему, в которой оборудование является центральным звеном. К такому оборудованию предъявляются требования обеспечения непрерывности технологического процесса, регулирования параметров эмульгирования, экономичности, простоты и надежности аппаратурного оформления.

Настоящая, работа выполнена в соответствии с Координационным планом научно-исследовательских работ АН СССР на 1981-1985 годы по проблеме "Теоретические основы химической технологии" раздел 2.27.2.19.10. "Исследование методов интенсификации процессов физической абсорбции, бинарной ректификации и экстракции, проводимых в пленочной и насадочной колонной аппаратуре с помощью электростатических и электромагнитных полей, разработка новых конструкций и создание методов расчета" и в Научном центре фундаментальных исследований ИПНГ РАН и ПГТУ по теме "Волновые технологии извлечения металлов и их производных из нефтей и битумов".

Цель работы - исследование механизма электрогидродинамического эмульгирования для установления закономерностей, определяющих распределение потенциала и его влияние на формирование поверхностных и объемных зарядов, и разработка конструкций электрогидродинамических эмульгаторов.

Работа состоит из четырех глав. В первой - приводится обзор литературы по методам образования эмульсий, механизму электрогидродинамического эмульгирования, влиянию геометрических параметров на электрогидродинамическую конвекцию в диэлектрических жидкостях.

Во второй главе изложены модельные представления о взаимодействии сил электрического поля с неравномерно распределеными в объеме и на поверхности зарядами, и о вызванных этим воздействием электрогидродинамических течениях. Решена задача о распределении потенциала численными методами. Проведено обобщение экспериментальных данных и рекомендована программа расчета.

Третья глава посвящена исследованию электрогидродинамического эмульгирования в электрическом поле. Описана экспериментальная установка и методика измерения.Проанализированы условия формирования гетерозарядов на границах раздела. Рассмотрены различные электрогидродинамические течения при изменении геометрии электродов. Приведены результаты по эмульгированию и их интерпретация.

В четвертой главе приведены некоторые практические решения вытекающие из результатов проведенных работ.

Выводы по диссертации завершают основное содержание работы.

Новыми являются следующие основные научные и прикладные результаты, полученные в работе:

- определено распределение потенциала и напряженности для ряда геометрий электродов с использованием численных методов;

- изучен механизм образования поверхностных и объёмных зарядов на границе раздела жидкостей;

- произведена оценка длительности разрушения капли по каждому из четырех известных механизмов в электростатическом поле;

- проведен анализ дисперсного состава эмульсий, получаемых в результате электрогидродинамического эмульгирования;

- выявлен факт увеличения эффективности эмульгирования, при увеличении степени неоднородности поля;

- определены основные критерии выбора конструкции электродов.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- получены данные, позволяющие обоснованно выбирать конструкции электрогидродинамических эмульгаторов, исходя из условий эксплуатации;

- составлены программы для расчета распределения потенциала и напряженности поля по всему сечению рабочих зон эмульгаторов;

- доказано, что рациональным является использование в процессе эмульгирования механизма разрушения капли при отбрасывании ее от электрода после касания и зарядки;

- обоснован выбор форм электродов "острие-плоскость" и "острие-кольцо" для электрогидродинамических эмульгаторов;

- разработаны конструкции электрогидродинамических электрода, насоса, эмульгаторов.

Разработанные конструкции электрогидродинамических устройств защищены авторскими сидетельствами и патентом.Пилотная установка и электрогидродинамические эмульгаторы, изготовленные в ходе работы над диссертацией, были использованы для приготовления эмульсий при выполнении исследований по теме "Волновые технологии извлечения металлов и их производных из нефти и битумов" в Научном центре фундаментальных исследований ИПНГ РАН и ПГТУ Минобразования России. Результаты исследований и электрогидродинамические устройства использованы при реконструкции котельной СУ N 5 Управления строительства N 14 г.Кузнецка Пензенской области.

На защиту автором выносится:

- методика расчета распределения потенциала в граничных условиях первого рода применительно к различным геометриям электродов электрогидродинамических эмульгаторов;

- алгоритм расчета электрогидродинамических эмульгаторов;

- результаты анализа механизмов формирования двойных слоев на границе раздела;

- результаты экспериментального исследования электрогидродинамического эмульгировния при различных напряженностях и фор-мо-размерах электродов;

- конструкции ряда устройств, работающих на основе электрогидродинамического метода.

- и

1. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. - М.: Химия, 1987, 496 с.

2. Дытнерскии Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии.в 2-х кн.: Часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. - М.: Химия, 1995, 400 с.

3. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика, - М.: Знание,1958, 448 с.

4. Клейтон В. Эмульсии. Их теория и применение. - М.: Издатинлит, 1950, 592 с.

5. Богданов В.В., Христофоров Е.И., Клоцунг Б.А. Эффективныемалообъемные смесители. - Л.: Химия, 1989, 224 с,

6. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание вжидких средах. Физические основы и инженерные методы расчета. - Л.: Химия, 1984, 336 с.

7. Барам А.А., Дерко П.П., Коган В.Б, Кокушкин О.А., НовичковА.Н., Волчегорский А.Л. Исследование гидродинамических и акустических характеристик аппаратов с роторно-пульсационными устройствами.// Химическое и нефтяное машиностроение, 1969, N 11, с. 11-13.

8. Мандрыка Е.А. Экспериментальное исследование кинетики процесса растворения в роторном аппарате с модуляцией потока (РАМП).- Дис.канд.техн.наук.- М, 1979, 174 с.

9. Пажи Д.Г., Галустов B.C. Распылители жидкостей. - М.: Химия, 1979, 216 с. - 169

10. Богомольный В.М. К оптимизации ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей.// Химическое и нефтяное машиностроение, 1994, N 5, с. 4-6.

11. ГершалД.А., Фридман В.М. Ультразвуковая технологическаяаппаратура. - М.: Энергия, 1976, 320 с.

12. Ларионов К.И., Мирзоев Р.Г., Богданов В.В. Основные конструктивные параметры электрогидравлических смесителей.//Химическое и нефтяное машиностроение, 1975, N 7, с. 12-13.

13. Абдуллаев Р.Х., Агаев А.А., Курбаналиев Т.Г., Рзабеков И.Н.,Бекмамедов X. Изучение дробления капель полярной жидкости в углеводородной среде под действием электрического поля.// Известия ВУЗов. Нефть и газ, 1971, N 2, с. 63-66.

14. Агаев А.А., Абдуллаев Р.Х., Курбаналиев Т.Г. Электрическийконтактор для экстракции систем жидкость-жидкость.// Известия ВУЗов. Нефть и газ, 1969, N 3, с. 53-57.

15. Бекмамедов X., Агаев А.А., Абдуллаев Р.Х., Самедова Л.А.Особенности диспергирования полярной жидкости в углеводородной среде под действием электрического поля.// Известия ВУЗов. Нефть и газ, 1973, N 5, с. 51-55.

16. Иванов В.М. Топливные эмульсии.- М.: Изд-во АН СССР, 1962,150 с.

17. Иванов В.М., Канторович Б.В. Топливные эмульсии и суспензии. М.: Металлургиздат, 1963, 183 с.

18. Адамчевский И. Электрическая проводимость жидких диэлектриков. - М.: Энергия, 1972, 385 с.

19. Остроумов Г.А. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей. - М.: Наука, 1979, 319 с.

20. Стишков Ю.К., Остапенко А.А. Электрогидродинамические течения в жидких диэлектриках.- Л.: Издательство ленинградского университета, 1989, 176 с. - 170

21. Скороход А.Г. Электрооптический метод исследований связимежду электропроводностью и элементарной структурной органических жидкостей.// Электронная обработка метериаяов, 1990, N 5, с. 43-46.

22. Иванов У.И. Влияние распределения электрического поля иструктуры граничной фазы на процессы переноса.//Электронная обработка металлов, 1991, N 3, с. 53-55.

23. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика.- М.: Физматгиз,1959, 250 с.

24. Духин С О . Электропродность и электрокинетические свойствадисперсных систем. - Киев: Наукова думка, 1975, 247 с.

25. БологаМ.К., Гросу Ф.П., Кожухарь И. А. Электроконвекция итеплоообмен. - Кишинев.: Штиинца, 1977, 320 с.

26. Стишков Ю.К., Остапенко А.А. Зависимость интенсивности иКПД электрогидродинамических течений от низковольтной проводимости жидкостей.// Магнитная гидродинамика, 1979, N 1, с. 74-79.

27. БологаМ.К., Кожухарь И.А., Усиенко В.В., Шкилев В.Д., Мардарский О.И. Экспериментальное исследование электрогидродинамического насоса.// Электронная обработка материалов, 1978, N б, с. 43-45.

28. Остроумов Г.А., Петриченко Н.А.// Электронная обработка материалов. 1974, N 3, с. 40-44.

29. Стишков Ю.К., Остапенко А.А. Два режима ЭГД - течений иконветйвная проводимость.// Магнитная гидродинамика. 1979, N 4, с. 46-52.

30. Жакин А.И., Таранов И.Е., Федоненко А.И. Экспериментальныеисследования ЭГД-неустойчивости и электроконвекции в ци- 171 линдрических конденсаторах.// Магнитная гидродинамика, 1981, N 4, с. 139-142.

31. Мелчер Дж., Тейлор Дж. Электрогидродинамика: обзор ролимежфазных касательных напряжений.// Механика, 1972, N 5, с. 66-99.

32. Стишков Ю.К., Остапенко А.А. Границы существования ЭГД-течений в гомогенных жидкостях.// Электронная обработка материалов, 1981, N 4, с. 62-66.

33. Стишков Ю.К. Электродинамическая модель проводимости изолируюшлх жидкостей.// Электронная обработка материалов, 1973, N 5, с. 62-66.

34. Стишков Ю.К. Электрогидродинамическая модель проводимостии.золирующих жидкостей.- Дис.канд.физ.-мат. наук.- Ленинград, 1971, 154 с.

35. Стишков Ю.К. Явления нелинейного взаимодействия электрического поля с жидкой слабопроводящей средой.- Дис.док.физ.мат.наук.- Ленинград, 1985, 220 с.

36. Петриченко Н.А. Давление при электрогидродинамических течениях в изолирующих жидкостях.// Электронная обработка материалов, 1979, N 5, с. 43-45.

37. Мицкевич П.К., Солодовниченко И.М., Сигарев М.Т. О некоторых особенностях поведения этилового эфира в неоднородных электрических полях.// Электрохимия, 1965, т. 9, с. 1072-1076.

38. Солодовниченко И.М. О поведении диэлектрических жидкостей всильных неоднородных электрических полях.// Электрохимия, 1966, вып.4, с. 472-478.

39. Sumoto J. Oyobutsuri. - 1956, V. 25, p. 264.- 17Й

40. Pickard W., J.Appl.Phys. - 1961, V. 32. p. 1888.

41. Pickard W., J.Appl.Phys. - 1962, V. 33. p. 3.

42. Кравцов A.A., Рачев Л.A. Перекачка слабопроводящи жидкостейсилами постоянного электрического и гравитационного полей. // Электронная обработка материалов, 1978, N 5, с. 39-42.

43. Гросу Ф.П., Болога М.К. Силы обуславливающие электротермическую конвекцию слабопроводящих жидкостей.// Электронная обработка материалов, 1970, N 2, с. 59-66.

44. Pellat М.Н. Comptes Rendus, 1896, V. 123, p. 691.

45. Блэженков В.В., Григорьева Л.Д., Мотин А.И. Монодисперсныйраспад заряженных струй диэлектриков.// Инж.-физ.ж, 1990, вып. 58, N б, с. 938-943.

46. Гиневскии А.Ф., Мотин А.И. Особенности капиллярного распадаструй диэлектрической вязкой жидкости с поверхностным зарядом.// Инж.- физ.ж., 1991, вып. 60, N 4 , с. 576-582.

47. Мелчер Дж.Р. Электрогидродинамика.//Магнитная гидродинамика,1974, N 2, с. 3-30.

48. Захаров А.Д. Экспериментальное исследование динамики искусственно заряженной топливной струи.// Динам.судов.машин, механизмов и приборов. Новосибирск: 1988, с. 70-73.

49. Веренчиков А.Н., Николаев В.И., Ковтун А.В. Экспериментальное исследование ЭГД-струи в плотном газе. //Методы и средства ЭКС технологии в ГПС, САПР и АСТПП. Материалы краткосрочного семинара. - Л.: 1988, с. 77-83.

50. Ravleigh On the equilibrium of liquid conducting massescharged with electricinty.// Phil. Mag., 1882, V. 14, p. 184-186.

51. Zeleny J. The electrical discharge from liquid points and a- 173 hydrostatic method of measuring the electric intensity at thear surfase/ZPhys.Rew. 1914, V. 3, H 2, p. 69-91.

52. Marky W.A. Some investigations on the deformation and breaking of water drops in strong electric fields/ZPros.Roy. Soc.London, 1931, N A 822, p. 565-587.

53. Френкель Я. К теории о разрыве поверхности жидкости постоянным электрическим полем в вакууме.// Журнал электротехнической физики, 1936, N 6. с. 348-350.

54. Vonnequt W., Neubauer R.L. Production of monodisperce liquid partides by electrical atomization // J.Coll.Sci., 1962, V. 7, N 6, p. 616-622.

55. Drozin Y.G. Tne electrical dispersion of liquids as aerosols.// J.Coll.Ssi., 1955, V. 10, p. 158-164.

56. Hendricks CD. Charded droplet experiments.// J.Coll.Sci.,1962, V. 17, p. 249-259.

57. Бураев Т.К., Верещагин И.П., Пашин Н.М. Исследование процесса распыления жидкостей в электрическом поле.// Сильные электрические поля в технологических процессах. - М., 1979, N 3, с. 87-105.

58. Baily A.G., Wracher J.E., von Rohden H.J. A capillary - fedannular sollosd thruster.// J.Spacecraft, 1972, V 9, N 7, p. 518-521.

59. Безруков В.И. Исследование полета заряженных капель вэлектрических полях струйных печатающих устройств.// Электронная обработка материалов, 1984, N 5, с. 52-59.

60. Нагорный B.C., Безруков В.Н. Исследование эмиссии капель вэлектростатическом поле.// Магнитная гидродинамика, 1980, N 3, с. 111-117. - 174

61. Coy Гидродинамика многофазных систем. - М.: Мир, 1971,319 с.

62. Coy Динамика заряженных суспензий. В сб.: Реол. суспензий. - М.: Мир, 1975, с. 140-284.

63. Вишняков В.В. Исследование кинетики процесса абсорбции вэлектрическом поле. - Дис.канд.техн.наук. - М., 1980, 111 с.

64. Буланов Г.А. Влияние электрического поля на кинетику и статику бинарной ректификации. - Дис.калд.техн.наук - М. 1988, 137 с.

65. Макареев СМ. Гидродинамика и массообмен в электрическомполе в системе газ-жидкость при ламинарно-волновом течении в пленочной колонне.- Дис.канд.техн.наук. - М. 1990, 153 с.

66. Абдуллаев Р.Х. Исследование жидкостной экстракции в электрическом поле с целью интенсификации процессов разделения нефтяных дистиллятов фурфуролом.- Дис.канд.техн.наук. - Баку, 1970, 174 с.

67. Афанасьев А.А., Протодьяконов И.О., Абдуллаев Р.Х. О влиянии неоднородного электрического поля на массоперенос в процессе жидкостной экстракции.// Журнал прикладной химии, 1985, т. 58, N 4, с. 932-935.

68. Сыщиков Ю.В., Мамедов Г.А., Абдуллаев Р.Х. и др. Исследование электрических характеристик у.зла диспергирования электроконтактного экстрактора.// Журнал прикладной химии, 1986, т. 59, N 11, с. 2492-2496.

69. Эмульсии. Под ред. Ф.Шермана.- Л.: Химия, 1972, 448 с.

70. Григорьев А.И., Сыщиков Ю.В., Ширяева С О . Электростатическое монодиспергирование жидкостей как метод получения двух- 175 фазных систем.// Журнал прикладной химии, 1989, т.62, N 9, с. 2020-2026.

71. Меликова Т.А. Исследование обезвоживания и обессоливаниянефтей в электрическом поле. - Диск.канд.техн.наук. - Баку, 1958, 144 с.

72. Торза С , Кокс Р., Мейсон Электрогидродинамическая деформация и разрыв капель. В кн.: Реология супсензий. М.: Мир, 1975, с. 285-331.

73. Беньковский В.Г. Диспергирование воды в электрическом поле.//Коллоидный журнал, 1953, N 1, т. XV, с. 3-5.

74. Нестеров С В . Параметрическая неустойчивость заряженнойкапли. //Изв.АН СССР. Механика жидкости и газа, 1986, N 5, с. 170-172.

75. Панчеков Г.М., Папко В.В., Цабек Л.К. Изучение влияния часвнешнего электрического поля на коалесценцию водяных капель в эмульсии типа "вода в масле".// Химия и технология топлив и масел, 1969, N 11, с. 27-29.

76. Папко В.В. Изучение процесса разрушения эмульсий типа "водав масле" в электрических полях и выработка рекомендаций по рациональному использованию электрических полей при электрод еэму ль гации. - Диск.канд.техн.наук.- М., 1979, 190 с.

77. Панченков Г.М., Цабек Л.К. Поведение эмульсий во внешнемэлектрическом поле. - М.: Химия, 1969, 189 с.

78. Панченков Г.М., Виноградов В.М., Папко В.В. О механизмедействия электроразделителей. //Химия и технология топлив и масел, 1972, N9, с.31-37.

79. Панченков Г.М., Папко В.В., Баранов В.Я. Электрическое диспергирование водных капель, взвешенных в углеводородных - 176 средах.// Химия и технология топлив и масел, 1968, N 10, с. 30-32.

80. Панченков Г.М., Цабек Л.К. Колебания сферической каплиэмульсии, помещенной во внешнее однородное электрическое поле (коагуляция эмульсий). //Ж.Ф.Х., 1968, т. 42, N 8, с. 2027-2032.

81. Петров А.А., Филина Р.А. Скорость движения клпель воды нефтяных эмульсий в неоднородном электрическом поле коаксиальных электродов. - Куйбьшев.: Гос. ин-т проект, и исслед. работ в нефт. промышленности, 1978, 10 с.

82. БологаМ.К., Кожухарь И. А. Электроконвекция эмульсии в полеплоского конденсатора. - Физ.аэродисп.систем. Межвед.научи.сб., 1973, вып. 8, с. 44-48.

83. Михайлов А.А., Стишков Ю.К. Некоторые электрогидродинамические течения в жидких диэлектриках.// Магнитная гидродинамика, 1977, N 2, с. 76-80.

84. Касьянов В.А. Исследование электрогидродинамических теченийс приложением к .задачам управления пограничным слоем и преобразования энергии.- Дис.док.техн.наук.- Киев, 1970, 604 с.

85. Болога М.К. Процессы теплообмена и отрывные течения подвоздействием электрических полей и токов. Дис.док.техн.наук. Кишинев, 1970, 460 с.

86. Гросу Ф.П. Электрическая конвекция и ее роль в процессе теплообмена. - Дис.канд.физ.мат.наук. - Кишинев, 1972, 143 с.

87. Кожухарь И.А. Теплообмен в эмульсиях диэлектрических жидкостей под воздействием электрического поля. Дис.канд.техн.наук. - Кишинев, 1971, 155 с.

88. Петриченко Н.А. Электрический ветер в изолирующих жидкое- 177 тя.х. - Дис.канд.физ.-мат.наук.- Ленинград, 1973, 215 с.

89. Рычков Ю.М. Исследование взаимодействия электрического поляс жидкой слабопроводящей средой.- Дис.канд.физ.-мат.наук. Ленинград, 1982, 162 с.

90. Солодовниченко И.М.// Сб. научн. трудов Днепропетровскогоинженерно-строительного института. ХГУ. - 1963, вып. 29, с. 6-13.

91. Солодовниченко И.М. О возможных причинах, вызывающих движение диэлектриков в неоднородном электрическом поле.// Электрохимия, 1966, т. 2, вып. 7, с. 771-776.

92. Мицкевич П.К., Солодовниченко И.М. Об одном эффекте движениядиэлектрических жидкостей в неоднородном электрическом поле.// Ж.физ.химии, 1965, т. 39, N 11,'с. 2664-2667.

93. Мицкевич П.К., Казацкая Л.С. К вопросу о высоковольтной поляризации органических жидкостей. //Электронная обработка материалов, 1967, N 3, с. 18-21.

94. Казацкая Л.С, Солодовниченко И.М. Исследование релаксационных процессов в слабопроводящих органических жидкостях.// Электронная обработка материалов, 1970, N б, с. 47-53.

95. Толчинская О.Е., Казацкая Л.С, Солодовниченко И.М. Токинасыщения в некоторых органических жидкостях, ограниченные пространственным зарядом.// Электронная обработка материалов, 1973, N 3, с. 45-48.

96. Казацкая Л.С, Покрышев В.Р., Обернихина Л.Ф. Исследованиеэлектропроводности и объемного заряда раствора бромбензола в диметилформамиде.//Электронная обработка материалов, 1981, N 5, с. 31-36.

97. Казацкая Л.С, Стишков Ю.К. Высоковольтная поляризация спозиций ионной проводимости электроизолирующих жидкостей.// Электронная обработка материалов, 1974, N 4, с. 59-61.

98. Melcer J.R. Electric Fields and Moving Media. Film producedfor National Committee on Electrical Engineering Films by Education Development Center (To be distributed by Coronet Films, Coronet Bldg.), 65E South Water Sf. Chicago, V. Ill, p. 60-601.

99. Melcher J., Schwarz W., Phys.Fluids. 1968, V. 11,p. 2604-2616.

100. Taylor G. Disintegration of water drops in an electrie fields.// Ibid.Roy.Soc.A., 1964, V. 280, p. 383-397.

101. Седов Л.Й. Механика сплошной среды. T.l и 2.-М.: Наука,1973.

102. Гогосов В.В., Шапошникова Г.А., Шихмурзаев Ю.Д. Исследование электродинамических характериситик слабопроводящих жидкостей в ячейке с плоскими электродами. 10-е Риж.совещ.по магнит.гидродинам. - Рига, 1981, т.1, с. 145-146.

103. Полянский В.А. Явления переноса в многокомпонентных средахпри наличии электромагнитных полей и теория электрогидродинамических разрывов.- Дис.док.физ.мат.наук.- М.,1979,189 с.

104. Таранов И.Е. Основные задачи гидродинамики намагничивающихся и поляризующихся сред. - Дис.док.физ.-мат.наук. Харьков, 1973, 278 с. - 179

105. Жакин А.Й. Развитие электроконвекции в жидких диэлектриках.//Изв. АН СССР. Мех.жидкости и газа, 1989, N 1, с. 34-4Е.

106. Янтовский Е.И., Апфельбаум М.С. О силе, действующей отигольчатого электрода на слабопроводящий жидкий диэлектрик, и вызываемых ею течениях.// Магнитная гидродинамика, 1977, N 4, с. 73-80.

107. Апфельбаум М.С. Течения слабопроводящих жидких диэлектриковв неоднородном электрическом поле. - Дис.канд.физ.мат.наук - М., 1985, 151 с.

108. Апфельбаум М.С. О переносе объемного заряда слабым течениемдиэлектрической жидкости в сильном неоднородном электрическом поле.//Магнитная гидродинамика, 1978, N 2, с. 83-86.

109. Апфельбаум М.С. Об одной методике расчета характеристикэлектрогидродинамических течений и насосов.// Электронная обработка материалов, 1990, N б, с. 38-42.

110. Апфельбаум М.С. Теоретические модели электрогидродинамических насосных эффектов.// Электронная обработка материалов, 1991, N 5, с. 29-35.

111. Григорьев А.И., Синкевич О.А. К механизму развития неустойчивости капли жидкости в электрическом поле.// Изв.АН СССР. Мех.жидкости и газа, 1985, N б, с. 10-15.

112. Григорьев А.И., Ширяева С О . Неустойчивость кап-ии жидкогодиэлектрика во внешнем электрическом поле.// Сб.науч. тр. Моск. энерг.инст. , 1986, N 119, с. 39-49.

113. Григорьев А.И., Ширяева С О . Параметры электростатическогорэдпыливания жидкости.// Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа, 1988, N 2, с. 5-13. - 180

114. Григорьев А.И., Ширяева С О . Связь плотности электрическогозаряда с кривизной поверхности односвязного выпуклого тела врап1,екия.// Электронная обработка материалов, 1991, N 4, с. 44-46.

115. Григорьев А.И. Неустойчивость электропроводной капли в переменном электрическом поле.// Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа, 1989, N 1, с. 50-55.

116. Григорьев А.И., Земсков А.А., Ширяева С О . Капельный режиммонодиспергирования жидкостей.// Электронная обработка материалов, 1990, N 4, с. 31-35.

117. Григорьев А.И., Лазарянц А.Э. Параметрическая неустойчивостькапли проводящей жидкости по отношению к стохастически изменяющемуся со временем собственному электрическому заряду. // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа, 1990, N 5, с. 52-56.

118. Григорьев А.И. Дробление капель проводящих жидкостей вэлектрических полях. - Дис. канд.физ.-мат.наук.- Ярославль, 1989, 153 с.

119. Григорьев А.И. Капиллярные электрогидродинамические неустойчивости дисперсных системах. - Дис.док.физ.- мат.наук.Ярославль, 1991, 336 с.

120. Остроумов Г.А. Некоторые гидродинамические явления, сопровождающие прохождение тока через изслирующие жидкости. //Ж.экспер. и теор.физики, 1956, т. 30, вып. 2, с. 282-286.

121. Жакин А.И., Надеборн В.,Таранов И.Е. Об электроконвективнойустойчивости слабопроводящей жидкости,// Магнитная гидродинамика, 1979, N 2, с. 63-68.

122. Гросу Ф.П., Болога М.К. Об условиях возникновения электри- 181 ческой конвекци.// Электронная обработка материалов, 1968, N 6, с. 58-63.

123. Жакин А.И. Устойчивость горизонтальной свободной поверхности слабопроводящей жидкости в тангенциальном переменном электрическом поле.// Магнитная гидродинамика, 1981, N 3, с. 74-80.

124. Гросу Ф.П., Болога М.К. Э.лектроконвективные явления и интенсификация теплоообмена. //Электронная обработка материа.лов, 1977, N 5, с. 51-62.

125. Шимони К. Теоретическая электротехника.- М.:Мир,19б4, с.85.

126. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Феинмановские лекции по физике. Вып. 6, кн. 4. - М. : Мир, 1977, 347 с.

127. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. - М.:Наука, 1989, 544 с.

128. Темцев Б.Т. Техническая гидромеханика.- М.: Машиностроение,1978, 435 с.

129. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности, в2-х частях, Ч.2 - М.: Высшая школа, 1982, 304 с.

130. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред.- М.: Наука, 1982, 620 с.

131. Teylor 6. The forse exerted by ал electric field on a longcylindrical conbuctor.// Roval Society.: London, 1966, V. 291, Ser. A, p. 145-158.

132. Teylor G. Studies in electrohyrodynamics. //Royal Society,:1.ndon, 1966, V. 291 Ser. A, p. 159-166.

133. Teylor Q. Disintegration of water drops in an electric field. //Royal Society.: London, 1964, V. 267, Ser. A, p. 383-397. - 182

134. Сыщиков Ю.К., Протодьяконов И.О. Математическая модель дисперирования струи в электроконтакторе.// Ж.прикл.химии, 1986, N 9, с. 1972-1978.

135. Сыщиков Ю.В. Характеристики капельного режима электродиспергирования.// Электронная обработка материалов, 1990, N 1, с. 40-43.

136. Верещагин И.П., Левитов В.И., Мирзабекян Г.З., Еэшин М.М.Основы электрогазодинамики десперсных систем. М.: Энергия, 1974, 345 с.

137. Данов К.Д. Равновесие и устойчивость свободной поверхноститяжелой жидкости между двумя вертикальными слабо искривленными заряженными поверхностями.// Магнитная гидродинамика, 1979, N 2, с. 55-58.

138. Алиев Г.М. Агрегаты питания электрофильтров. -М.:Энергоиздат, 1981, 136 с.

139. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения.Под ред. Афанасьева В.В.- Л.: Энергоиздат, 1987, 544 с.

140. Бутков В.В., Таранцев К.В. Исследование процесса электростатического эмульгирования. - Тез.докл.Всесоюзн.научн.техн. совещ., М., 1984, с. ,42-43.

141. Баяуев В.В., Бутков В.В., Таранцев К.В. Некоторые ЭГДтечения на границе раздела слабопроводящих жидкостей. Сб.научн.тр.: Физико-химическая гидродинамика, Свердловск, 1985, с. 8-14.

142. Дритов Л.А., Таранцев К.В. Влияние электромагнитного поляна гидродинамические характеристики процесса эмульгирования при получении топливных эмульсий. Деп. в ВИНИТИ, 5.05.91, М 2327-891, 76 - 183

143. Дритов Л.А., Мещеряков А.С, Таранцев К.В. Процесс электрогидродинамического диспергирования при получении топливных эмульсий.// Электронная обработка материалов, 1992, N 2, с. 30-33.

144. Апфельбаум М.С., Бутков В.В., Дритов Л.А., Таранцев К.В.Электрогидродинамические течения и их влияние на процесс диспергирования.- Тез.докл.: Третья международная конференция. - Санкт-Петербург, 1994, с. 11-12.

145. Апфельбаум М.С., Бутков В.В., Дритов Л.А., МуненинВ.Г.,Таранцев К.В. Электрогидродинамические течения и их влияние на процесс диспергирования.// Электронная обработка материалов, 1995, N 1, с. 53-56.

146. А.с. 1726046 СССР МКИ В 03 С 3/40 Высоковольтный стержневойэлектрод./ Таранцев К.В., Бутков В.В. Бюллетень изобретений N 14, 1992.

147. А.с. 1780822 СССР МКИ В 01 F 13/06 Электрогидродиналиическийдиспергатор./ Таранцев К.В., Бутков В.В. Бюллетень изобретений N 46, 1992.

148. А.с. 1823097 СССР МКИ Н 02 К 44/00 Электрогидродинамическийнасос/ Таранцев К.В., Бутков В.В. Бюллетень изобретений N 23, 1993.

149. Патент РФ 1780822 МКИ В 01 F 13/06 Электрогидродинамическийдиспергатор./Таранцев К.В. Бюллетень изобретений N 46,1993. - шПриложение Программа расчета изопотенциальным линий численным методом. SET NO DOUBLE 13 REM ро1е331 15 CLEAR

150. REM РЕШЕНИЕ ДВУМЕРНОГО УРАВНЕНИЯ ЛАПЛАСА

151. REM В ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КООРДИНАТАХ

152. REM ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ 1 РОДА35 REM ДВЕ ПЛОСКОСТИ 40 REM ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА

153. PRINT " ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ P0LE33I "

154. PRINT "ПОТЕНЦИАЛ ПРИ F(li,12) Fil=+ ",\ INPUT FIl

155. PRINT "ПОТЕНЦИАЛ ПРИ F(i3,I2) Fi2=- ",\ INPUT FI2

156. PRINT "РАЗМЕР ЯЧЕЙКИ ПО ОСИ X А м = 0.03",\ INPUT А

157. PRINT "РАЗМЕР ЯЧЕЙКИ ПО ОСИ У В м = 0.03",\ INPUT В

158. PRINT "КОЛИЧЕСТВО ШАГОВ СЕТКИ ПО ОСИ X NX=24",\NX=24

159. PRINT "КОЛИЧЕСТВО ШАГОВ СЕТКИ ПО ОСИ Y N¥=24",\NY=24

160. PRINT "ДОПУСТИМАЯ ПОГРЕШНОСТЬ МЕЖДУ ШАГАМИ CELTA=

161. PRINT "ГЕОМЕТРИЯ Г^ЛЕКТРОДОВ - " ,\ INPUT W<57'5 NXX=NX+5\NYY=NY+5\DELTA= (ABS <FI 1) +ABS (FI2) ) / 100

162. DIM F(NXX,NYY),F1(NXXjNYY),X(200),Y<200>1S3 REM ЗАДАНИЕ KPAEBfciX УСЛОВИИ ПЕРВОГО РОДА - ^85' 102 K=0\NX=24\NY=24 1©3 SIM Z(150)

163. REM .,.,ИТЕРАЦИОННЫЙ ЦИКЛ ДЛЯ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА ,..105 REM 106 NN=NX+NY+NX+NY 107 K=K+i

164. REM ВЫЧИСЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИИ СЕТОЧНОЙ ФУНКЦИИ В УЗЛАХ I109 FOR 1=1 ТО NN-1 110 SOSUB 6000 111 NEXT I

165. IF К<24 THEN PRINT " НОМЕР ИТЕРАЦИИ К=",К+1,\ GOTO 104113 INPUT СНй

166. REM "ПРИСВОЕНИЕ КРАЕВЫХ УСЛОВИИ117 11=0

167. J=NY\ FOR 1=0 ТО NX-l\Fa,J)=Z(I3)\II = II + l\ NEXT 1

168. I=NX\ FOR J=NY TO 1 STEP -i4F(I,J)=Z(II)\II=II+1\ NEXT J

169. J=0\ FOR I=NX TO 1 STEP 1\F<I,J)=ZCII)\I1=1I+l\ NEXT I

170. I=0\ FOR J=0 TO NY-l\F(I,.J)=Z<II)\II = II + i\ NEXT J

171. PRINT "КРАЕВЫЕ УСЛОВИЯ БУДЕТЕ ВВОДИТЬ ? - y/n "210 INPUT CHS 220 IF СН-Й="п" THEN GOTO 500

172. J=0\ FOR 1=0 TO NX\ PRINT "F(",I,",",J,")="

174. J=NY\ FOR 1=0 TO NX\ PRINT ='F (^' , I, " , =' , J , » ) =='236 INPUT F<I,J>\ NEXT I

175. I=0\ FOR J=l TO NY-1\ PRINT "F i" , I , " ." ,J , " ) ='•241 INPUT F(I,J)\ NEXT J - ^86

176. PRINT "f(",I,",",J,">="\ INPUT F(I.J>620 NEXT I 630 REM 640 NEXT J 650 REM

177. REM ИТЕРАЦИОННЫ'^ ЦИКЛ ...710 REM

178. REM ПЕРЕПИСЬ МАССИВА F Б МАССИВ Fl ДЛЯ ПРОЦЕДУРЫ ITR730 REM 740 FDR J=0 TO NY 750 FOR 1=0 TO NX 760 Fl(I,J)=F(I,J) 761 NEXT I 762 NEXT J 770 K=K>1 730 IF KOI THEN GOTO 800 . а ?

179. PRINT " РЕШЕНИЕ ДВУМЕРНОГО УРАВНЕНИЯ ЛАПЛАСА "S00 REM ВЫЧИСЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ СЕТОЧНОЙ ФУНКЦИИ В УЗЛАХ Г,J S20 FOR J=l ТО NY-1 аЗЗ FOR 1=1 ТО NX-1 340 FS=Fa,J) 850 60SUB 3200 •360 REM