автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование центробежной фильтрации вторичного углеводородного сырья

□ □349 1371

НИКУЛИН ИЛЬЯ АЛЕКСАНДРОВИЧ

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ВТОРИЧНОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Специальность: 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 4 ф£Б 9915

Волгоград- 2010

003491371

Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор_

[РЯБЧУК Григорий Владимирович'

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

ГОЛОВАНЧИКОВ Александр Борисович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

ТАРАСЕВИЧ Юрий Юрьевич

доктор технических наук, профессор ТИШИН Олег Александрович

Ведущая организация: Брянский государственный технический университет

Защита диссертации состоится 19 февраля 2010 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ.212.009.03 при Астраханском государственном университете по адресу: 414056, г. Астрахань, ул.Татищева 20 А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.

Автореферат разослан «18» января 2010 года

Ученый секретарь ^ ,

диссертационного Ц

совета, к.т.н. ^ (/ '— О.В. Щербинина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из существенных источников загрязнения окружающей среды являются нефтешламы. В то же время они являются источником углеводородного сырья, т.к. в них содержится 50-60% чистой нефти.

Существуют технологические проблемы в процессах разделения нефтешламов, которые представляют собой структурированные жидкости с нсныотоновскими свойствами. По данным ВолгоградЛУКОЙЛа ежегодно на предприятиях отрасли образуется 400^50тыс. тонн нефтешлама, а суммарный их объем, накопленный в шламоот-стойниках по России, составляет около 7,6 млн. тонн. Обычно нефтешлам представляет собой структурную систему вода в нефти (10+20 - 90+80%), которую возможно расслоить только при высоких напряжениях: например с помощью вибрации или скорости деформации. В данной работе предложено разрушать эту структуру напряжениями, воздействующими при центробежной фильтрации на неныотоновскую жидкость, текущую по поверхности вращающейся проницаемой криволинейной насадки.

Работа выполнена на кафедре «Процессы и аппараты химических производств» ГОУ ВПО Волгоградского государственного технического университета по тематическому плану НИР, проводимой по заданию Федерального агентства по образованию №01200500650 (теме №1.121.04 «Разработка теоретических основ процессов разделения неоднородных систем») и по заказам промышленных предприятий г. Волгограда.

Цель работы. Целью работы является разработка физической и математической моделей, алгоритмов, программ и методики инженерного расчета основных гидродинамических параметров центробежного течения неньютоновских жидкостей на проницаемых насадках произвольной формы для интенсификации процессов разделения вторичного углеводородного сырья.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ методов, связанных с разрушением структуры нефтешламов и математических моделей течения вторичного углеводородного сырья, обладающего неньютоновскими свойствами;

- физическое и математическое моделирование течения неньютоновской жидкости по поверхности центробежной, проницаемой насадки произвольной формы;

- анализ дифференциальных уравнений течения и неразрывности с переходом на численные методы расчетов кинематических, динамических и энергетических характеристик центробежной фильтрации неныотоновской жидкости на центробежных насадках с произвольным профилем;

-экспериментальное определение реологических свойств вторичного углеводородного сырья;

-проверка математической модели на адекватность;

-разработка алгоритмов и программ для расчета и оптимизации центробежного течения неньютоновских жидкостей по поверхности с различным профилем и степенью проницаемости;

-разработка инженерной методики расчета процесса центробежной фильтрации неньютоновской жидкости на проницаемой насадке криволинейной формы. Положения, выносимые на защиту:

1.Физическая модель разрушения структуры нефтешламов при центробежной фильтрации на насадках произвольного профиля с изменяющейся проницаемостью.

2.Математические модели, алгоритмы и программы для расчета течения и фильтрации нефтешламов, как структурированной системы неньютоновской жидкости в центробежном поле на проницаемых насадках произвольной формы. 3.Инженерная методика расчета геометрических размеров и технологических параметров течения жидкости по поверхности криволинейных проницаемых насадок.

Научная новизна:

1. Разработаны математические модели, в которых рассматриваются течения нелинейно-вязкой жидкости по поверхности проницаемой насадки, с новыми граничными условиями и уравнением фильтрации, что позволяет создать более эффективный метод для разделения вторичного углеводородного сырья от мелкодисперсной воды.

2. Разработаны алгоритмы и программы для расчета течения нелинейно-вязкой жидкости по насадке с изменяющейся проницаемостью и произвольным профилем.

3. Разработана методика инженерного расчета центробежных проницаемых насадок с различным профилем поверхности, позволяющая автоматизировать процесс выбора необходимой насадки и ее оптимальных режимов работы.

Практическая ценность. Полученные математические модели, алгоритмы и программы расчетов использованы на трех предприятиях, использующих разработанную методику инженерного расчета вышеназванных насадок и позволяют оптимизировать технологические режимы эксплуатации (акты внедрения приложены в диссертации) и может быть использована в ВУЗах, проектных и научно-исследовательских организациях, КБ предприятий, нефтеперерабатывающей, химической, пищевой, микробиологической промышленности и других отраслей производства, в том числе в экологические процессы вторичного извлечения полезных компонентов из нефтешлама. Для в каждого конкретного случая необходимо проводить исследования реологических свойств перерабатываемых сред.

Предложен эффективный метод разделения нефтешламов как неньютоновских жидкостей, основанный на предварительной их обработке касательными напряже-ниями(скоростями деформации), и позволяющий после разрушения структуры избавиться от находящейся в нефтешламе мелкодисперсной воды.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования доложены и обсуждены на следующих конференциях и семинарах: 8-я Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, 2003г., г. Волгоград; 11-я Международная научно-техническая конференция «Наукоемкие химические технологии», 2006г., г. Самара; 2-я Межвузовская научно-практическая конференция молодых ученых и студентов «Теория, практика и перспективы развития современного сервиса», 2007г., г. Волгоград; Международная конференция «Информационные технологии в образовании, технике и медицине», 2009г., г. Волгоград.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, из них 5 в журналах, рекомендованных ВАК, 3 в сборниках научных трудов и получен патент на полезную модель.

Все статьи написаны в соавторстве. Никулину И.А. принадлежат материалы, касающиеся литературного и патентного обзора, проведения экспериментов и обработки полученных экспериментальных результатов, корректировки математической модели под частный случай течения нелинейно-вязкой жидкости, разработки алгоритмов и программ, проведения расчетов, создание инженерной методики расчета течения жидкости по поверхности криволинейной проницаемой центробежной насадки.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, содержащего 155 источников и приложений. Содержание диссертации изложено на 161 странице машинописного текста, включая 36 рисунков и таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, отмечена важность проблемы, возрастающая из-за огромного количества нефтешлама, хранящегося и ежегодно появляющегося в процессах добычи, переработки и транспортировки нефти, а так же невозможность полностью решить эту проблему имеющимися в данное время методами и аппаратами. Все известные методы не позволяют избавиться от мелкодисперсной воды, которая содержится в каплях размером меньше 100 мкм. Кроме того, возникают большие проблемы, как в процессах перегонки и переработки, так и в процессах хранения и утилизации, т.к. радиоактивная соль, растворенная в воде, остается в шламоотстойниках и оказывает негативное влияние на окружающую среду. Поэтому решение проблемы разделения тонкодисперсной системы типа "вода в нефти" является весьма актуальной задачей, представляющей значительный теоретический и практический интерес.

В первой главе приведен обзор процессов образования нефтешлама, теоретических и экспериментальных исследований процесса обезвоживания нефтешлама, анализ методов обработки и способов утилизации нефтешлама, а также критический анализ методов и аппаратов для разделения водонефтяных эмульсий, их ограничения в применении и в итоге невозможность, при их использовании избавиться от мелкодисперсной воды. Проанализированы существующие математические модели движения нелинейно-вязкой жидкости по поверхности центробежной насадки. Рассмотрено течение жидкостей по поверхности диска, цилиндрической, конической, криволинейной насадок с проницаемой и непроницаемой поверхностью, а так же по внутренней и внешней поверхности.

Большой вклад в развитие теории течения неньютоновских сред по поверхности вращающихся насадок внесла "Казанская школа": Тябин H.H., Александровский A.A., Вачагин К.Д., Гарифуллин Ф.А., Гимранов Ф.М., Зиннатуллин Н.Х., Зиннатуллина Г.Н., Нафиков И.М. и др. Так же течением жидкостей на поверхности вращающейся насадки занимаются Ибятов Р.И., Холпанов Л.П., Ахмадиев Ф.Г. и др.

В ВолгГТУ под руководством Рябчука Г.В. также велись исследования такого течения.

Общим недостатком этих работ является невозможность использования полученных результатов к насадкам произвольного профиля. Выбор уравнения профиля образующей насадки в виде г - я/'(г-радиус,/-длина,а и b сомножитель и степень соответственно), позволяет моделировать процессы течения перерабатываемых сред лишь для узкого класса криволинейных поверхностей. Решение системы дифференциальных уравнений искалось методом перехода от уравнений в частных производных к системе уравнений в полных производных путем подбора специальной переменной, что приводит к ошибкам, связанным с потерей части граничных условий, особенно при течении неньютоновской жидкости.

Поэтому необходимо найти решение системы уравнений движения в частных производных для описания течения нелинейно-вязкой жидкости по поверхности криволинейной насадки с произвольным профилем и изменяющейся проницаемостью.

Так же проанализированы методы и конструкции фильтрационных центробежных насадок. На основе проведенного обзора сформулированы цели и задачи настоящего исследования.

Во второй главе проведены теоретические исследования процесса движения нелинейно-вязкой («степенной») жидкости по поверхности проницаемой криволинейной центробежной насадки произвольной формы.

Рассмотрено течение несжимаемой нелинейно-вязкой сплошной среды по внутренней поверхности вращающейся проницаемой криволинейной насадки. Считаем, что насадка вращается с постоянной угловой скоростью т вокруг своей вертикальной оси. Подача жидкости осуществляется через сопло в центр насадки. Течение стационарное изотермическое при постоянном расходе, секундный объёмный расход жидкости дж (рис.1), где / длина образующей поверхности насадки, г0 радиус плоского участка насадки, течение без захлебывания (жидкость не переливается через край насадки), И толщина пленки жидкости. Ось г направлена по нормали к поверхности насадки с углом наклона поверхности <

Рис.1 - Физическая модель процесса стационарного течения неньютоновской жидкости по внутренней поверхности вращающейся проницаемой криволинейной насадки, где 1-зона осевого течения; 2-зона пространственно-пограничного слоя; 3-зона тонкоплёночного течения.

В данной работе рассматривается только зона течения 3. При рассмотрении процесса течения жидкости по поверхности насадки будем полагать, что течение ламинарное, безволновое и осесимметричное. Силами тяжести, поверхностного натяжения и трения пленки жидкости о воздух можно пренебречь, поскольку они много меньше центробежных и кориолисовых сил, атак же сил вязкостного трения в жидкости.

Коэффициенты Ляме для выбранной системы координат (рис.1) определяются из зависимостей:

Я,= 1; #г = 1; Я, = /•(/), =

&

Уравнения движения в выбранной системе координат с учётом принятых допущений запишутся в виде:

+ = + ^ + VI];

[ 81 & г ) 81 [ 81 г & г г )

\ 81 8г г г ) у 81 г 8г г )

' 81 г 8г г ) 82 [81 г 8г г г )

Уравнение неразрывности принимает вид:

(Ю) (11) (12)

8V V 8V V

^ + + = (13)

Здесь -меридиональная, нормальная (скорость фильтрации) и тангенци-

альная скорости соответственно, г-производная поперечной кривизны насадки по координате I, Р-давление, р-плотность среды, г^-компоненты тензора напряжений.

Будем полагать, что при движении неньютоновской жидкости по проницаемой криволинейной насадке реализуется тонкопленочное течение, так что становится справедливым но всей длине образующей соотношение: h

j = s<&-\. (14)

Используя соотношения (14), определим порядок компонент скорости:

Г~Г,е<£1*0. (15)

Порядок величин дифференциальных операторов определяется соотношениями:

— ; А~1;т.е. ±»±. (16)

dl L dz h dz dl

Оценка дифференциальных операторов позволяет в уравнениях движения учитывать только касательные напряжения на площадках с нормалью z, т.е. т/2 и тщ. Сделанные допущения позволяют записать уравнения движения в виде:

<i-i'

dl 'dz г р 81 р dz

dV,

8z

(Г

8Л

dz

dl "8z r p dz

oV,„

dz

dz J { dz

Vi cos 9

dP

(17)

(18)

(19)

г р дг

В соответствии с физической моделью данной задачи граничные условия принимают вид:

р(огг2

kJv

приг=0: F, =0, Vp=a>r,

8V, дУ при z=h\ _L-_2. = 0-

dz dz

Скорость фильтрации определим как: у -у=Х^->

, dV? dv;

(20) (21)

(22)

где Я -коэффициент проницаемости, характеризует степень проницаемости центробежной насадки (м); ¡иэф - эффективная вязкость жидкости; Ар- перепад давления. Так как скорость фильтрации в центробежном поле

Уф=л

2 2 раз г

„"-1

(23)

(24)

где /л3ф=ку"~\

к - константа консистентности, п - индекс течения, у - градиент скорости.

Постоянство скорости фильтрации может быть обеспечепо при постоянном значении ¡лэф ,а это может выполняться только при /г=с м const, при z=0. Тогда:

(25)

2 2 , 2 2 ро г A.pco г Уф = \ --- = —-- « const.

р

Отсюда Л.,« \

? N2 ГЛ

(26)

где гп и г,- начальный радиус криволинейной насадки, радиус прямого участка насадки и текущий радиус соответственно. Результаты расчетов приведены на (рис.2)

Рис. 2 - Распределение нормальной скорости жидкости по длине образующей насадки произвольной формы при различных значениях проницаемости насадки, где р значение степени (к=1,15 Па*с", (О=100рад/с, п=0,8, р=900кг/м3)

Как видно из (рис.2) действительно при условии (26) скорость К^сога/. Коэффициент проницаемости можно изменять несколькими способами:

- изменением количества пор на единице поверхности насадки;

- изменением толщины стенки по длине образующей насадки;

- изменением условий изготовления пор.

Для преобразования уравнений (17-18) используем метод Слезкина. Введем обозначения:

"I h J

" о

l"i

h J

V^ + V^L.

dl ' dz

V,-

81

- + K-

dIz.

dz

V , 1 BP r p ol

+ -LJLr'

dz = -A{iy,

dz = B(l).

(27)

(28)

В этом случае уравнение (17) и (18) трансформируется к виду:

Решение уравнений (29) и (30) с учетом граничных условий (20-21) принимает вид:

И

п +1

1

1-(1--)»

п

1

\п +1

к

2+1

п

(31)

(32)

Нормальную составляющую скорости жидкости (К), которая является скоростью

фильтрации, определим из граничного условия (20), при г=0, в виде:

»-г

2 2 , со г [ р

А"

I

В"

<

7 \

(33)

Для определения толщины пленки воспользуемся материальным балансом по подаваемой на криволинейную насадку жидкости:

9ж=Я1+Ч„ (34)

где q¡ - часть жидкости, текущей вдоль образующей криволинейной насадки; ц. - часть жидкости, которая фильтруется через проницаемую поверхность насадки на капли на длине (0 + Г).

В полученных зависимостях остались неопределенными три параметра: А, В и /г. Для их определения имеется интегральное уравнение неразрывности:

q = 2яг(1)\У^ + 2!т)г(1)Ута. (35)

о о

Из которого определяется значение толщины пленки жидкости вдоль оси I:

2п + 1 2 п

-Я,

Ар\

(36)

Два других условия для определения с достаточной степенью точности параметров А и В, можно получить из следующих соображений. Так как в нефтешламах, как пока-

зывают эксперименты, силы вязкостного трения много больше сил инерции, то в уравнениях движения (19 и 20) инерционными компонентами скорости можно пренебречь. Тогда уравнения (19 и 20) преобразуются:

£д_ р дг

р дг

дУ,

дг

дУ„

^\(8Л

дг ) ^ & у

&

Щ дг

2 гдУ„ +

&

+ согг 9 - 2ег>У- вт в = 0;

+ 2е>У,шв = 0.

Проинтегрируем уравнения (37) и (38) в пределах от 0 до И:

Щ дг

дК _£

дг

дг

рт г . „ +--ыпвг

к

)

дг

(37)

(38)

(39)

(40)

Подставляя в зависимости (39) и (40) найденные ранее значения меридиональной и тангенциальной компоненты скорости, получим:

А

( тсгк V»-! ^©зтА J

+ пкг

~{зп + 2) жкгЪ

(41)

(42)

гдед, = Цж - <?-.

Система уравнений (31-33) с учетом (36) и (41-42) и ограничений по геометрическим размерам (радиуса центробежной насадки, высоты) и работы насадки без захлебывания представляют собой математическую модель процесса течения неньютоновской жидкости.

В третьей главе диссертации приведены экспериментальные исследования реологических свойств нефтешлама (рис. 8-9). Эксперимент проводили на сертифицированном ротационном вискозиметре фирмы «ОПТЕ». Проводили три параллельных независимых опыта при различных температурах. Результаты представлены на (рис. 8). Методика описана в диссертации и является штатной для любых вискозиметров. Проверена адекватность полученной реологической модели по критерию Фишера.

Из (рис.8) для t=50oC можно показать, что эффективная вязкость при -/=1000 с"1 уменьшается в четыре раза. Дальнейшее увеличение градиента скорости практически не приводит к ее уменьшению. Поэтому значение градиента скорости у=1000 с"' для исследованной жидкости можно выбрать в качестве рабочего у при течении в центробежном поле.

Для проверки адекватности рассчитывалось дисперсионное соотношение (критерий Фишера) (43):

^ = . («)

/ восп

где 8ост- остаточная дисперсия, 8юсп- дисперсия воспроизводимости.

Сравнивался полученный нами критерий Фишера с табличным значением, равным 19.4, при нормальности распределения 0,05. Рассчитанный критерий Фишера, по уравнению (43) равен 3.76. Так как Рржч<Рта6д полученные выше зависимости адекватны. На (рис. 8) показана зависимость полученных данных в трех параллельных опытах. Полученные расчетные значения к=1.15 Па*с", п=0.8.

На (рис. 9, 10) показаны изменение толщины пленки жидкости по длине образующей плоской насадки и сравнение с расчетами и экспериментами других авторов и сравнение экспериментальных и теоретических данных изменения толщины пленки жидкости на непроницаемой конической насадке при различных расходах жидкости.

Как видно из (рис. 9, 10) в целом корреляция теоретических и экспериментальных данных удовлетворительная, максимальная погрешность не превышает 9%, а средняя составляет 6-8%.

Большие отклонения расчетных данных от экспериментальных у других авторов объясняется тем, что они переходили от системы дифференциальных уравнений в частных производных к системе уравнений в полных производных путем подбора специаль-

ной переменной. Это как отмечалось выше, приводит к ошибкам, связанным с потерей части граничных условий, особенно при течении неньютоновской жидкости.

11*10!,т

1,2 •

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

N — расч автора

■ « экспер. Рябчука Г.В.

V — расч. Рпбчука Г.В.

ч ■ экспер. Смирнова ЕА.

> | -- — расч. Смирнов а Е.А.

N.

*"* V.

■

♦

10

15

20

25 |*10г,т

Рис. 9 - Изменение толщины пленки жидкости по длине образующей плоской насадки и сравнение с расчетами и экспериментами других авторов (к=1.15

Па*с

а=100 рад/с, п=0.8,

р=900 кг/м3, Х=104м)

иЧО'.т

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

,0,5

0,0

1 ■ 1 ; ----4=0.003 мЗ/с | -4=0.002 мЗ/с \

\ \ \ \ - 4=0.00 мЗ/с,

ч \ А \ \ \

' \ \ Ч N \| £ Ж

• • А —' > А

-1 ' + _ □ -- 1 + |

15

20

25 1*102,т

Рис. 10 - Изменение толщины пленки жидкости по длине непроницаемой конической насадке при различных объемных расходах жидкости и сравнение с расчетами и экспериментами других авторов

(1=2.1 Па*с", т=100 рад/с, п=0.63, в=55°, р=1020 кг/м3)

На основании физической и математической моделей разработан алгоритм (рис.14) для расчета поля скоростей жидкости (меридиональная, тангенциальная, нормальная), изменения толщины пленки жидкости по длине образующей криволинейной насадки с произвольным профилем и изменяющейся проницаемостью (рис. 11-13).

На (рис. 12, 13) представлено распределение толщины пленки жидкости и меридиональной скорости по длине образующей проницаемой насадки с различным профилем боковой поверхности.

2,т

0,35

0.3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05

- — — 1 , 'У ; у!

. .2 - -3 У ' / » »

—4 у/ ^ А

л #

/ / *

/ / л <

0,05

0,1

0,15 0,2 0.25 0,3 0,36

г,т

Ъ*103,т/с

2,0 -

1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,3 0,6 0,4 0,2 0,0

\ I

\ - - - -2 _ . -3 -4

\

ч

ч ч ч

.4 _ ч

Г -х

- „ ч -

\ ч >ч \ * -

< V

15

20

35

1*10!,т

Рис. 11 - Профиль построения криволинейной насадки (1-криволинейная, 2-параболическая, З-параболически-вогнутая, 4-коническая)

Рис.12 - Распределение толщины пленки жидкости по длине образующей проницаемой насадки (1-насадка с произвольным профилем, 2-параболическая форма, 3 -вогнуто-параболическая, 4-копическая) (к=1.15Па*с п=0.8, Х=10~7, а>=100рад/с, р=900 кг/м3)

Рис.13 - Распределение нормальной скорости жидкости по длине образующей проницаемой насадки (1-насадка с произвольным профилем,

2-параболическая форма,

3-вогнуто-параболическая,

4-коническая)

(к=1,15 Па*с", п=0,8 Я=707, со=100рад/с, р=900 кг/м3)

Как видно из (рис.13) параболическая насадка обеспечивает больший градиент скорости, а значит, структура нефть-вода по поверхности такой формы насадки будет разрушаться эффективнее.

В четвертой главе описывается инженерная методика расчета и представлен алгоритм расчета:

Постановка задачи. Спроектировать насадку и определить ее геометрические размеры и режимы работы, обеспечивающих разрушение структуру нефтешлама (то есть ёУ^г >103, 0<1<1К) и формирование капли одинакового размера (У2=сопя(). 1 .Задаемся зависимостью проницаемости от радиуса (45) таким образом, что при различных значениях степени р (р=0,1,2,3...), проницаемость принимает различные формы, как показано на рис. 2. Например прир=0, \-const и т.д.:

2.Проводим расчет с помощью, написанной по блок-схеме (рис.15) программы на языке Fortran, для заданных производительности, реологических свойств нефтешлама, плотности, выбираем геометрию центробежной проницаемой насадки, число оборотов. Например: q=0.0005 м3, р=Ш кг/м3, п=0.8, k=1.15 Па*с\w=100рад/с.

3. Результаты расчетов представляем в виде графиков или таблиц зависимостей hk Vzi, Ун, VVi по образующей насадки /.

4. Экспериментальным подбором определяем значение степени р пробное для формулы (45) так, чтобы Vz=const, т.к. при постоянном значении нормальной компоненты скорости обеспечивающий монодисперсный распыл (капли одного размера) и контролируем градиент dV/dz>l(f.

Таким образом, как видно из (рис.2) при />=2 скорость фильтрации Уг будет постоянной, а значит, размер капель будет одинаковый, что необходимо для разрушения структуры вода-углеводородное сырье, а min dV/dz =1,5*103.

Во втором пункте методики инженерного расчета методом экспериментальных подборов определяем необходимое количество итераций так, чтобы ошибка не составляла больше 2%. Число итераций по длине насадки и по толщине пленки жидкости равнялось 10 ООО, так как их увеличение в 10 раз давало отклонение расчетных параметров по / и z не более 1%. То есть, нет смысла увеличивать количество итерации и целесообразнее остановить выбор на 100x100, т.к. при этом обеспечивается необходимая точность численного интегрирования при сокращении времени в 10 раз.

Методом половинного деления определяем производительность, которую обеспечивает установка, при заданных исходных параметрах «без захлебывания».

Разбиваем всю длину насадки на 100 частей, а так же всю толщину на 100 элементов и на каждом участке определяем Л,, В,, hv Vzi, Vn, V9ino формулам (31, 32,33, 36,41,42).

Определяем расход нефтешлама, вытекшего через проницаемую стенку центробежной насадки на выбранном элементе длины (qz); определяем расход нефтешлама, который остался на внутренней поверхности насадки и перетек в следующий элемент длины (qi). Переход к i=i+l и повторяем расчет

Аналогично определяем элементарную диссипацию энергии AD-, для элементарного объема, имеющего ширину в одну сотую толщины /j„ высоту, в одну сотую высоты zk и длину 2nRi

где /.о проницаемость при

(45)

2KR,dh,

100 ' где У

(46)

Рис. 14 - Блок-схема инженерного расчета центробежной фильтрационной установки и определения основных гидродинамических параметров

Как показывает расчет при w=J00 рад/с наименьший градиент скорости равен 1582,56 с', мощность установки 249,1 Вт. При снижении числа оборотов до 75 рад/с минимальный градиент скорости становиться равным 1001 с1, т.е. больше требуемого, при котором происходит разрушение нефтешламов. При этом мощность установки уменьшается в 1,84 раза и становиться равной 141,1 Вт.

Таким образом, можно подобрать оптимальный режим работы, при заданных геометрических параметрах центробежной проницаемой насадки любого профиля, обеспечивающий разрушение структуры нефтешлама и минимизацию затрат энергии.

По данному алгоритму реализована программа на языке Fortran, позволяющая автоматизировать процесс выбора необходимой центробежной насадки, ее геометрических размеров и оптимальных режимов работы для снижения энергозатрат, максимальной производительности и обеспечения необходимого градиента скорости. Программа применяется в учебном процессе при подготовке магистров по программе 150435-Машины и аппараты химических производств, в Волгоградском государственном техническом университете и на трех предприятиях России (акты внедрения представлены в приложении диссертации).

Для увеличения интенсивности процесса течения и центробежной фильтрации неньютоновской жидкости через проницаемую поверхность насадки предложена конструкция центрифуги, в которой в пограничном слое вблизи вращающейся поверхности насадки установлена неподвижная гильза, повторяющая боковой профиль насадки. Гильза обеспечивает увеличение основного градиента dVj idz и создает дополнительный градиент скорости dV^/dz. Это позволяет создать необходимые градиенты скорости и напряжений, разрушающие структуру нефтешламов при небольших числах оборотов центробежной криволинейной, проницаемой насадки (рис. 15, 16). На предложенную конструкцию получен патент РФ.

а. б.

Рис. 15 - Профиль скорости Vp = Kp(z): а - с гильзой, б - без гильзы dVif jcz —*0

Рис. 16 - Профиль скорости VI = У^г): а - с гильзой, б - без гильзы

В итоге эффективная вязкость описывается формулой:

Табл.1

Технико-экономические показатели центробежной установки _производительностью 5*10'" м3/с (1,8 м3/час)_

Мп/п Наименование параметра Размерность Величина

1 Габаритные размеры А х г м 0.33x0.35

2 Профиль поверхности параболическая, монотонно возрастающая

3 Поверхность переменно проницаемая

4 Угловая скорость, а рад/с 75

5 Режим работы час/день 8

дней/год 250

6 Производительность м3/год 3 600

тон нефти/год 3 200

ж/д цистерн/год 64

1 Удельные затраты энергии с учетом нагрева от 20 °С до 50 °С и обработкой в центробежном поле кВт*час/м3 26.64

8 Удельные затраты энергии с учетом нагрева от 20 °С до 100 °С без обработкой в центробежном поле кВт*час/м3 71

9 Себестоимость энергии при нагреве от 20 °С до 50 °С и обработкой в центробежном поле руб/м3 61.26

10 Себестоимость энергии при нагреве от 20 °С до 100 °С без обработкой в центробежном поле руб/м'1 163.3

11 Разница в себестоимости руб/м3 102

12 Экономический эффект за год руб/год 360 000

13 Уменьшение себестоимости в раз 2.66

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1.Решена задача моделирования процесса течения неньютоновской жидкости на проницаемой насадке произвольной криволинейной формы как сложной системы одновременно протекающих явлений-течения нелинейно-вязкой жидкости по внутренней поверхности проницаемой криволинейной насадки и фильтрации среды через проницаемую поверхность насадки.

2. Разработаны алгоритмы и программы численного решения полученной системы уравнений, течения неньютоновской жидкости по поверхности проницаемой насадки произвольной формы с изменяющейся проницаемостью. Определены основные гидродинамические параметры этого течения, при этом относительные отклонения теории от эксперимента не превышают 8-9%.

3. Разработана методика инженерного расчета течения неньютоновской жидкости по поверхности проницаемых криволинейных насадок позволяющая определить форму образующей поверхности насадки, при которой обеспечивающей большие градиенты скорости и высокие значения скорости фильтрации.

4. Предложен новый метод разделения вторичного углеводородного сырья на основе течения неньютоновской жидкости по внутренней поверхности проницаемой центробежной насадки.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Математическая модель процесса течения неньютоновской жидкости по поверхности криволинейной насадки произвольной формы / В.А. Гордон, Д.В. Грабель-ников, И.А. Никулин, Г.А. Попович, Г.В. Рябчук, О.Н. Тимакова // Изв. ВолгГТУ. - Вып. 1 : Межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2007. - № 11. - С. 66-70.

2. Математическое моделирование процесса эмульгирования на бироторном эмульгаторе / В.А. Гордой, Д.В. Грабельников, И.А. Никулин, Г.А. Попович, Г.В. Рябчук, Г.И. Первакова // Изв. ВолгГТУ. Вып. 1 : Межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. -Волгоград, 2007.-№ 11.-С. 15-18.

3. Течение вязкой жидкости по поверхности криволинейной насадки произвольной формы / В.А. Гордон, Д.В. Грабельников, М.Е. Кисиль, И.А. Никулин, Г.В. Рябчук, О.Н. Тимакова // Изв. вузов. Химия и химическая технология. Раздел «Химическая технология»- 2006. - Т. 49, вып. 7. - С. 84-87.

4. Двухслойное течение несмешивающихся неньютоновских жидкостей по внутренней поверхности конической насадки / Д.С. Блинов, В.А. Гордон, Д.В. Грабельников, И.А. Никулин, Г.В. Рябчук // Изв. вузов. Химия и химическая технология. Раздел «Химическая технология» - 2007. - Т. 50, вып. 7. - С. 92-95.

5. Натекание струи неньютоновской жидкости на поверхность вращающегося диска / Е.А. Беднарская, Д.С. Блинов, В.А. Гордон, Г.В. Рябчук, И.А. Никулин, A.C. Чу-дин // Изв. вузов. Химия и химическая технология. Раздел «Химическая технология» - 2007. - Т. 50, вып. 8. - С. 117-119.

6. Определение основных гидродинамических параметров процесса течения «степенной» жидкости по проницаемой поверхности насадки произвольной формы / И.А. Никулин, А.Б. Голованчиков, Г.А. Попович, П.В. Мишта, Г.В. Рябчук // Изв. ВолгГТУ. Вып. 3 : Межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2010. - №1. -С. 17-21.

7. Определение меридиональной, тангенциальной и осевой скоростей течения «степенной» жидкости по внутренней поверхности криволинейной насадки и насадки с произвольным профилем / И.А. Никулин, А.Б. Голованчиков, A.B. Кузнецов, П.В. Мишта // Изв. ВолгГТУ. Вып. 3 : Межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2010.-№1.-С.21-26.

В патентах на изобретение:

1. Патент: П.м. 88292, МПК В04В 3/00. Фильтрующая центрифуга» / А.Б. Голованчиков, С.А. Трусов, H.A. Дулькина, И.А. Никулин, Е.Г. Фетисова; ВолгГТУ. -№2009120166/22; заяв. 27.05.09; опубл. 10.11.09, бюл.М'31.

В прочих изданиях:

1. Никулин, И.А. Математическое моделирование разделения суспензий осаждением в прямоточном цилиндрическом гидроциклоне / И.А. Никулин, В.О. Яблонский // VIII Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г. Волгоград, 11-14 ноября 2003 г. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2004. -С. 52-53.

2. Никулин, И.Л. Новый способ переработки нефтешламов / И.А. Никулин, Пав.В. Миш га, Г.В. Рябчук // Наукоемкие химические технологии - 2006 г. XI междунар. науч.-техн. конф., 16-20 октября 2006 г. / Самар. гос. техн. ун-т [и др.]. - Самара, 2006.-T. II.-С. 137-138.

3. Получение битумных эмульсий на бироторном эмульгаторе / И.А. Никулин, C.B. Силкин, В.Н. Карев, Пав.В. Мишта // Теория, практика и перспективы развития современного сервиса (г.Волгоград, 19-20 апр. 2007 г.): матер. II межвуз. науч.-практ. конф. молодых ученых и студ. / ГОУ ВПО "Моск. гос. ун-т сервиса", Вол-гогр. филиал [и др.]. - Волгоград, 2007. - С. 198-201.

Подписано в печать С1 .2010 г. Заказ № . Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0 Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета. 400131, г. Волгоград, просп. им. В.И. Ленина, 28, корп. №7

Введение.

Глава 1 Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1 Обзор теоретических исследований объемов накопления, причин и источников образования, физико-химических свойств вторичного углеводородного сырья.

1.2 Анализ современных методов утилизации и обезвоживания нефтесодержащих отходов (нефтешламов).

1.3 Обзор способов и аппаратов, применяемых для разделения водонефтяных эмульсий.

1.4 Обзор теоретических исследований процессов течения неньютоновской жидкости по поверхности центробежных насадок.

1.5 Обзор процессов диспергирования жидкостей в центробежном поле и конструкций распыливающих устройств.

1.6 Постановка задачи.

Глава 2 Теоретические исследования процесса центробежной фильтрации вторичного углеводородного сырья.

2.1 Физическая модель процесса.

2.2 Математическая модель процесса.

2.3 Анализ математической модели.

2.4 Растекание капли нефтешлама по поверхности жидкости (воды).

2.5 Определение основных гидродинамических параметров центробежной проницаемой криволинейной насадки.

Вывод по главе 2.

Глава 3 Экспериментальные исследования. Проверка адекватности математической модели.

3.1 Экспериментальное исследование реологического уравнения состояния вторичного углеводородного сырья.

3.1.1 Требования к экспериментальной установке.

3.1.2 Описание экспериментальной установки.

3.2 Проверка адекватности реологической модели и полученных экспериментальных данных.

3.3 Сравнение результатов расчетов математической модели с экспериментальными данными.

Вывод по главе 3.

Глава 4 Методика инженерного расчета центробежной фильтрационной установки криволинейной формы.

4.1 Алгоритм инженерного расчета центробежной фильтрационной насадки с криволинейным профилем и переменной проницаемости.

4.2 Энерго — экономические расчеты применения центробежной проницаемой насадки с криволинейным профилем и переменной проницаемостью для

разделения структуры нефтешлам-вода.

Вывод по главе 4.

Одним из наиболее опасных загрязнителей практически всех компонентов природной среды - поверхностных и подземных вод, почвенно- растительного покрова, атмосферного воздуха — являются нефтесодержащие отходы - нефтяные пшамы. В то же время, они являются источником углеводородного сырья, т.к. в них содержится 50 - 60% чистой нефти. Существуют технологические проблемы в процессах разделения нефтешламов, которые представляют собой структурированные жидкости с неньютоновскими свойствами. По данным Волгос градЛУКОИЛа ежегодно на предприятиях отрасли образуется 400 - 450тыс. тонн нефтешлама, а суммарный их объем, накопленный в шламоотстойниках по России, составляет около 7,6 млн. тонн [36].

Обычно потери нефти и нефтепродуктов при добыче и переработке составляют 1 - 2%, для России это - около 5 млн. тонн в год. Только при переработке нефти в почву просачивается 1,5% общего объема горючего. В грунтах вокруг многих нефтеперерабатывающих заводов за десятилетия их работы накопилось огромное количество нефти и нефтепродуктов - иногда это сотни тысяч тонн. Неудивительно, что под большинством фабрик, складов, заводов, транспортных парков и аэропортов существуют целые бензиновые озера. Например, грунты под Грозным в Чечне превратились в одно из крупнейших нефтяных «месторождений», созданных человеком: специалисты утверждают, что его запасы достигают миллиона тонн. Подмосковная земля, по некоторым подсчетам, ежегодно впитывает 37 тысяч тонн нефтепродуктов [54].

Нефтешламы нефтеперерабатывающих предприятий образуются в процессе переработки нефти, очистки сточных вод и представляют собой смесь осадков и эмульсий, задержанных на очистных сооружениях (песколовках, нефтеловушках, прудах дополнительного отстаивания, буферных прудах), пены, собираемой при флотационной очистке сточных вод и осадков систем оборотного водоснабжения.

Современные масштабы любого нефтеперерабатывающего производства характеризуются образованием определенного объема отходов, в виде стоков и нефтешламов, размещение которых в окружающей среде требует проведения широкого комплекса мероприятий. Очистка стоков и утилизация нефтешлама на прудах-накопителях способна внести значительный вклад в оздоровление экологической обстановки в районе.

Большое количество нефтешлама образуется при строительстве нефтяных и газовых скважин, при промысловой эксплуатации месторождений, транспортировке, переработке нефти, очистке сточных вод, содержащих нефть, при чистке резервуаров и другого оборудования, а также при авариях.

Если не бороться с таким крупномасштабным загрязнением почвы, подземных вод и морей, рано или поздно оно спровоцирует экологическую катастрофу.

До сих пор очистка нефтешламов ведется недостаточно эффективно и по большому счету остается практически нерешенной проблемой; и это несмотря на то, что разработку и совершенствование очистного и восстанавливающего оборудования ведут практически все фирмы — лидеры в области создания химического оборудования.

В настоящее время в качестве фильтрационной установки большой единичной мощности используются проницаемые цилиндрические корзины. Объемная производительность таких установок может достигать 50м /час и более при вполне удовлетворительном качестве фильтрации. Однако применение цилиндрических, проницаемых корзин приводит к значительной неравномерности распределения нагрузки по сечению камеры или башни. В ее основании находиться емкость, в центр которой поступает вода и растекается к периферии. Более эффективными в этом смысле являются проницаемые конические роторы. Их применение, с одной стороны, позволяет более равномерно распределить нагрузку по сечению, увеличить объемную производительность при тех же числах оборотов, а с другой- приводит к значительной монодисперсности распыла. Поиск новых конструкций фильтрационных устройств, учитывающих достоинства существующих, и исключающих их недостатки, является весьма актуальной задачей.

На кафедре «Процессы и аппараты химических производств» ВолгГТУ разработана конструкция центробежной фильтрационной насадки, реализующая все отмеченные выше достоинства и исключающая их недостатки. Причем, для получения практически монодисперсного распыла, проницаемость насадки должна быть переменной по длине ее образующей. Однако, широкое внедрение таких фильтрационных насадок в промышленность сдерживается отсутствием теоретически обоснованной и экспериментально проверенной методики расчета таких насадок. Поэтому настоящая работа, посвященная именно этой проблеме, представляет большой теоретический и практический интерес.

Практическое использование аппаратов с вращающимися потоками жидкостей известно сравнительно недавно. Впервые они были применены для выпаривания густых и вязких жидкостей в Германии в 20-х годах прошлого столетия. К этому же времени относится и первая публикация работы Т. Кармана о течении вблизи бесконечного равномерно вращающегося плоского диска, погруженного в вязкую жидкость. Поднимаемый им вопрос положил основу для последующих работ по гидродинамике вращающихся потоков жидкости вблизи тел различной геометрической формы. Решение этой задачи представляет значительный теоретический интерес, т.к. является одним из немногих случаев точного решения полной системы уравнений Навье — Стокса и блестящей демонстрацией возможностей такого мощного математического аппарата, как ввод автомодельных переменных. Из этой работы следует, что толщина пограничного слоя не зависит от радиуса, а при пленочном течении является функцией радиуса. Это обстоятельство не позволяло до последнего времени отыскать автомодельные решения для случая пленочного течения. Поиск вариантов разрешения этой проблемы является весьма актуальной и важной задачей.

Цель диссертационной работы: Целью работы является разработка физической и математической моделей, алгоритмов, программ и методики инженерного расчета основных гидродинамических параметров центробежного течения неньютоновских жидкостей на проницаемых насадках произвольной формы для интенсификации процессов разделения вторичного углеводородного сырья.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ методов, связанных с разрушением структуры нефтешламов и математических моделей течения вторичного углеводородного сырья, обладающего неньютоновскими свойствами;

- физическое и математическое моделирование течения неньютоновской жидкости по поверхности центробежной, проницаемой насадки произвольной формы;

- анализ дифференциальных уравнений течения и неразрывности, с переходом на численные методы расчетов кинематических, динамических и энергетических характеристик центробежной фильтрации неньютоновской жидкости на центробежных насадках с произвольным профилем;

-экспериментальное определение реологических свойств вторичного углеводородного сырья;

-проверка математической модели на адекватность;

-разработка алгоритмов и программ для расчета и оптимизации центробежного течения неньютоновских жидкостей по поверхности с различным профилем и степенью проницаемости;

-разработка инженерной методики расчета процесса центробежной фильтрации неньютоновской жидкости на проницаемой насадке криволинейной формы. Научная новизна:

1. Разработаны математические модели, в которых рассматриваются течения нелинейно-вязкой жидкости по поверхности проницаемой насадки, с новыми граничными условиями и уравнением фильтрации. Это позволяет создать более эффективный метод для разделения вторичного углеводородного сырья от мелкодисперсной воды.

2. Разработаны алгоритмы и программы для расчета течения нелинейно-вязкой жидкости по насадке с изменяющейся проницаемостью и произвольным профилем.

3. Разработана методика инженерного расчета центробежных проницаемых насадок с различным профилем поверхности, позволяющая автоматизировать процесс выбора необходимой насадки и ее оптимальных режимов работы.

Практическая ценность. Полученные математические модели, алгоритмы и программы расчетов использованы на трех предприятиях, использующих разработанную методику инженерного расчета вышеназванных насадок. Они позволяют оптимизировать технологические режимы эксплуатации (акты внедрения приложены) и могут быть использованы в ВУЗах, проектных и научно-исследовательских организациях, КБ предприятий, нефтеперерабатывающей, химической, пищевой, микробиологической промышленности и других отраслей производства, в том числе в экологических процессах вторичного извлечения полезных компонентов из нефтешлама. Для каждого конкретного случая необходимо проводить исследования реологических свойств перерабатываемых сред.

Предложен эффективный метод разделения нефтешламов как неньютоновских жидкостей, основанный на предварительной их обработке касательными напряжениями (скоростями деформации), который позволяет после разрушения структуры избавиться от находящейся в нефтешламе мелкодисперсной воды.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования доложены и обсуждены на следующих конференциях и семинарах: 8-я Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, 2003г., г. Волгоград; 11-я Международная научно-техническая конференция «Наукоемкие химические технологии», 2006г., г. Самара; 2-я Межвузовская научно-практическая конференция молодых ученых и студентов «Теория, практика и перспективы развития современного сервиса», 2007г., г. Волгоград; Международная конференция «Информационные технологии в образовании, технике и медицине», 2009г., г. Волгоград.

Большой вклад в развитие теории вращающихся насадок внесли отечественные учёные И.А. Кибель, H.A. Слезкин, Н.В. Тябин, Г.В. Рябчук, С.М. Тарг, Ю.М. Тананайко, К.Д. Вачагин, Н.Х. Зиннатуллин, Л.П. Холпанов, Р.И. Ибятов, Ф.Г. Ахмадиев. и многие другие.

Из зарубежных исследователей следует отметить В.Г. Кокрэна [7], И. Ульб-рехта [18], JI.A. Бромли [4], P.JL Янга [13], П. Мичка [18] и многих других.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка ис

Выводы по главе 4:

1 .Разработатная методика инженерного расчета позволяет определить оптимальную проницаемость насадки, профиль боковой поверхности насадки и ее основную технологическую характеристику, угловую скорость (со), обеспечивающий постоянный градиент фильтрации по всей длине приводящий к расслоению вторичного углеводородного сырья (нефтешлама) при заданной, наименьшей рабочей у=103, /=50°С.

2.Расчеты технико-экономических показателей позволяют сказать, что суммарные удельные затраты тепловой и механической энергии при обработке нефтешлама в центробежном поле снижают более чем в 2,5 раза. Экономический эффект для установки производительностью 3 200 т/год составляет 360 ООО рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ

1.Решена задача моделирования процесса течения неньютоновской жидкости на проницаемой насадке произвольной криволинейной формы, как сложной системы одновременно протекающих явлений: течения нелинейно-вязкой жидкости по внутренней поверхности проницаемой криволинейной насадки и фильтрации среды через проницаемую поверхность насадки, дающая возможность подобрать режим работы центробежной насадки для разрушения структурированных жидкостей.

2. Разработаны алгоритмы и программы численного решения полученной системы уравнений, течения неньютоновской жидкости по поверхности проницаемой насадки произвольной формы с изменяющейся проницаемостью. Определены основные гидродинамические параметры этого течения, при этом относительные отклонения теории от эксперимента не превышают 8-9%, что позволило сделать вывод об адекватности предлагаемой нами математической модели.

3. Разработана методика инженерного расчета течения неньютоновской жидкости по поверхности проницаемых криволинейных насадок, позволяющая определить форму образующей поверхности насадки, при которой обеспечивающей большие градиенты скорости и высокие значения скорости фильтрации.

4. Предложен новый метод разделения вторичного углеводородного сырья на основе течения неньютоновской жидкости по внутренней поверхности проницаемой центробежной насадки, проводящий к оптимальным температурам и градиенту скорости с экономическим эффектом.

1.Acrivos, A.W. Stability film flow of viscous or non-Newtonian fluid on a rotating disk / A.W. Acrivos, M.G. Shah, B.B. Petersen // J. of applied physics. -1960. -V. 31.-P. 936-938.

2. Barriet, D. Curr. Opinion Colloid Interface Sci. Электронный ресурс. / D. Barriet, T.R. Lee. -2003. — Режим доступа: http://etd.ohiolink.edu

3. Bromley, L.A. Condensation and Groover Rotating Discs / L.A. Bromley, W. J. Humphreys // Journal of Heat Transfer Transactions of the ASME S.C. -1966. -vol. 88, № l.-p. 87-97.

4. Bruin, S. Velocity attributions in liquid film flowing over a rotating conical surface / S. Bruin // Chem. Ehg. Sc.-1969.-vol.24.-P. 1647-1654.

5. Charvat, A.F. The flow and stability of thin liquid films on a rotating disk / A.F. Charvat, R.E. Kelly, C. Gasley // J. Fluid Mech. -1972. -vol. 53, № 2. -P. 229-255.

6. Cocran, W.G. The flow due to a rotating disk / W.G. Cocran // Proceedings of Cambridg Phil. Sci. -1934. -vol.30, № 3. -P. 365-375.

7. Froser, R.P. The thickness of liquid film on a rotating disc / R.P. Froser, P. Eisenklam, N. Dombrowski // Brit. Chem. Eng. -1957. -№ 2. -P. 236-238.

8. Gurevich, K.B. J. Colloid Interface Sci Электронный ресурс. / K.B.Gurevich, T.M. Roshchina, N.K. Shonia, et al // -2002. Режим доступа: http://etd.ohiolink.edu

9. Gurevich K.B., Roshchina T.M., Shonia N.K. et al. // J. Colloid Interface Sci. -2002. V. 254. P. 39.

10. Hinze, I. Atomization of Liquids by Means of Rotating Cup /1. Hinze, H. Millbon // J. of Applied Mechanics. -1950. -vol. 17, № 2. -P. 145-153.

11. Joung, R.L. Heat Transfer from a Rotating Plate / R.L. Joung// Trans. ASME.-1956.-vol. 78.-P. 1163-1167.

12. Klinkov, S.V. Measurements of Cold Spray Deposition Efficiency / S.V. Klinkov, V.F. Kosarev // J. of Thermal Spray Technology. -2006. -vol. 15, № 3. -P. 364-371.

13. Ma, M. / M. Ma, R.M. Hill // Curr. Opinion Colloid Interface Sci. -2006. -vol. 11. -193p.

14. Matsumoto, S. The thikness of viscous liquid film on a rotating disk / S. Matsumoto, K. Saito, Y. Takashima // Bull.Tokyo Inst Tehnol. -1973. -vol. 6. -P. 503-507.

15. Mitchka, P. Non-Newtonian fluids V. Frictional resistance of disks and cones rotating in power-law non-Newtonian fluids / P. Mitchka, I. Ulbreht // Appl. Sci. Res. -1969. -vol.15, № 4-5. -P. 345-367.

16. Singh, Y.H. Numerical Investigation of the Graetz Problem for Newtonian and Non-Newtonian Flows in Circular-Segment Ducts Электронный ресурс. / Y.H. Singh -2002. -Режим доступа: http://etd.ohiolink.edu

17. Shchukin, J. Colloid Interface Sci. Электронный ресурс. / J. Shchukin -2002.

18. Режим доступа: http://etd.ohiolink.edu

19. Shelkovy, G. Oil-water flow simulation in near horizontal pipeline Электронный ресурс. / G. Shelkovy, E. Son, E. Tarasova, P. Zubkov // International Heat Transfer Conference IHTC-13. -2006. -Режим доступа: http://etd.ohiolink.edu

20. Takeda, К. An analytical and experimental investigation of flow characteristics generated by rotating porous disk Электронный ресурс. / К. Takeda, V.K. Baev, S.S. Minaev, // Heat and Mass Transfer -2006. -Режим доступа: http://etd.ohiolink.edu

21. Uriev, N.B. Colloids. Surf. А. Электронный ресурс. / N.B. Uriev-1994. -Режим доступа: http://etd.ohiolink.edu

22. Аульченко, C.M. Управление обтекания тела вращения, минимизирующее его сопротивление в вязкой жидкости / С.М. Аульченко // Инженерно-физический журнал. -2006. -Т. 79. -№. 5. -С. 1-4.

23. Ахназарова, C.JI. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии/ С.Л. Ахназарова, В.В. Кафаров: -Учеб. пособие для хим.- технол. спец. вузов.- 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 1985. —327 е., ил.

24. Ашихмин, В.Н. Введение в математическое моделирование: Учеб. пособие для вузов. / В.Н. Ашихмин и др. -М.: «Интермет Инжиниринг», 2000. -336с.

25. Балашов, В.А. Математическое моделирование процесса течения вязко — пластической среды по вращающейся конической насадке / В.А. Балашов, Д.А. Анохин, Г.В. Рябчук, П.В. Мишта // Химическая технология. -2007.-№1. С.44 -47.

26. Батуров, В.И. Исследование роторно пленочной центрифуги: Дис. . канд. технических наук: 05.17.08.-М, -1971.-142 с.

27. Бахвалов, Н.С. Численные методы / Н.С. Бахвалов -М.: Наука. Главн. ред. физ.-мат. лит., —1973, —т.1 — 631с.

28. Белов, С.В. Особенности течения вязкоупругих тиксотропных жидкостей через местные гидравлические сопротивления / Белов С.В., Девисилов В.А. // Химическое и нефтяное машиностроение. -1982. -№ 7. -С. 33-36.

29. Бескачко, В.П. Численная модель нестационарного течения вязкопластической жидкости в ротационном вискозиметре / В.П. Бескачко, А.Е. Коренченко, O.A. Головня // ИФЖ. -2007. -№ 1. -С. 12-14.

30. Бобович, Б.Б. Переработка отходов производства и потребления / Б.Б. Бобович, В.В. Девяткин. -М.: Интермет инжиниринг, —2000. -496с.

31. Бирмана, Ю.А. Инженерная защита окружающей среды / Ю.А. Бирмана, Н.Г. В.урдовой -М.: изд-во АСВ, -2002. -296с.

32. Блинчев, В.Н. Процессы и аппараты химической технологии. Т2. Механические и гидродинамические процессы / В.Н. Блинчев, Д.А. Баранов и др. -М.: Логос, -2007. -600с.

33. Бутузов, А.И. О режимах течения пленки жидкости по вращающейся поверхности / А.И. Бутузов, И.И. Пуховой // ИФЖ. -1976.-Т.31, № 2. -С. 217224.

34. Вачагин, К.Д. Исследования в области стационарного течения аномально-вязких жидкостей в узлах машин и аппаратов химической технологии: Дис. . докт. техн. наук: 05.17.08. -Казань, -1973.

35. Вачагин, К.Д. Движение потоков вязкой жидкости по поверхности быстровращающегося диска / К.Д. Вачагин, B.C. Николаев // Химия и химическая технология. -1960. -№ 6.

36. Волков, Ю.П. Исследование процесса разделения суспензий в центрифуге с биконическим ротором / Ю.П. Волков, С.А. Светлов // ЖПХ. -2001. Т.74, №11.-С. 1812-1814.

37. Голованчиков, А.Б. Теоретические основы течения жидкости в трубопроводе с маловязким пограничным слоем / А.Б. Голованчиков, A.B. Ильин, JI.A. Ильина // ВолгГТУ, Волгоград, -2008. -92с.

38. Головня, O.A. Локальный анализ данных реологических экспериментов / O.A. Головня, А.Е. Коренченко, В.П. Бескачко // Расплавы. -2007. -№ 3. -С. SO-SS.

39. Головня, O.A. Анализ поведения ньютоновской жидкости в крутильном вискозиметре / O.A. Головня, А.Е. Коренченко, В.П. Бескачко // Сборник тезисов всероссийской конференции «Проблемы механики сплошных сред и физики взрыва». — 2007. — С. 34.

40. Гимранов, Ф.М. Процессы переноса в центробежных пленочных аппаратах и методы их расчета: Дис. . докт. техн. наук: 05.17.08. -Казань, -1996.

41. Гимранов, Ф.М. Устойчивость пленочного течения вязкой жидкости в поле центробежных сил / Ф.М. Гимранов, Н.Х. Зиннатуллин, Ф.А. Гарифуллин // Прикладная механика. -1976. -Т. 12, № 7. -С. 85-90.

42. Гимранов, Ф.М. Неизотермическое пленочное течение вязкой жидкости в поле центробежных сил / Ф.М. Гимранов, Н.Х. Зиннатуллин, JI.K. Григорьев // Сб. трудов КХТИ. Казань, -1975.-Вып. 55. -С. 1-19.

43. Гусев, Ю.И. Машины и аппараты химических производств: учебное пособие для вузов / Ю.И. Гусев, A.C. Тимонин, В.Я. Борщев и др. -Калуга, -2008. -872с.

44. Давыдова, С.Л. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: Учебноепособие / С.JI. Давыдова, В.И. Тагасов -М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, -2004. —163 с.

45. Дерягин, Б.В. Поверхностные силы / Б.В. Дерягин, Н.В.Чураев, В.М. Муллер. -М.: Наука, -1985. -398 с.

46. Дунаев, П.В. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для студ. техн. спец. Вузов. / П.В. Дунаев, О.П. Леликов. -М.: Издательский центр «Академия», -2004. -496 с.

47. A.Д. Зимон, Н.Ф. Лещенко Агар, -2003. -320с.67.3имон, А.Д. Адгезия жидкости и смачивание / А.Д. Зимон. -М.: Химия, — 1974.-416 с.

48. Коптев, A.A. Определение энергозатрат в роторных аппаратах / A.A. Коптев,

49. B.М. Червяков // Химическое и нефтегазовое машиностроение. —2005. —№ 4. —1. C.10-12.

50. Колесник, В.В. Математическое моделирование процесса охлаждения воды в градирнях с распылительными форсунками / В.В. Колесник, В.Н. Орлов, В.В. Зеленцов, А.И. Гермашев // Химическая промышленность. -2001. -№ 3. -С. SISÓ.

51. Кондратьев, A.C. Физические основы математического моделирования: Учеб. пособие для вузов / A.C. Кондратьев, Г.А. Бордовский, А.Д.Р. Чоудери. -Изд. Academia, -2005. -320с.

52. Коптев, A.A. Движение жидкости в центробежных полях : 4.1. Течение жидкости вблизи вращающегося диска / A.A. Коптев -М.: Машиностроение, -2005. -240 с.

53. Коптев, A.A. Движение жидкости в центробежных полях. Ч. II. Течение жидкости в ограниченном пространстве вблизи вращающегося диска / A.A. Коптев-М.: Машиностроение-1, -2006. —300 с.

54. Коренченко, А.Е. Особенности установления колебаний в крутильном вискозиметре / А.Е. Коренченко, В.П. Бескачко // Вестник ЮУрГУ. Сер. «Математика, физика, химия». -2002. -№ 3 (12). -С. 62-68.

55. Коренченко, А.Е. Численная модель крутильного вискозиметра, заполненного ньютоновской жидкостью вискозиметра / А.Е. Коренченко, В.П. Бескачко, O.A. Головня // Расплавы. —2006. —№ 1. С. 71-76.

56. Коренченко, А.Е. Возможность идентификации вязкопластических свойств жидкостей в экспериментах с крутильным вискозиметром / А.Е. Коренченко, В.П. Бескачко, О.А Головня // ПМТФ. 2006. -Т. 47, № 6. - С. 59-63.

57. Коренченко, А.Е. Определение модуля сдвига жидких сред в экспериментах с крутильным вискозиметром / А.Е. Коренченко, В.П. Бескачко // Вестник ЮУрГУ. Сер. «Математика, физика, химия». -2005. -№ 6(46). С. 99-103.

58. Корнилов, В.И. Турбулентный пограничный слой на теле вращения в условиях воздействия периодическим вдувом/отсосом / В.И. Корнилов // Теплофизика и Аэромеханика. -2006. Т. 13, № 3. -С. 369-385.

59. Корнилов, В.И. Прямые измерения сопротивления тела вращения в несжимаемом потоке в условиях воздействия устройств разрушения вихрей / В.И. Корнилов // Теплофизика и Аэромеханика. -2006. -Т. 13, № 4.

60. Кисиль, М.Е. Математическое моделирование процесса выпаривания растворов неньютоновских жидкостей в центробежном поле: Дис. . канд. техн. наук: 05.13.01., 05.13.18. -Волгоград, -2002.-137 с.

61. Клетнев, Г. С. Течение жидкостей в поле центробежных сил: Дис. . канд. техн. наук: 05.17.08. -Казань, -1975.

62. Ластовцев, A.M. Гидродинамический расчет вращающихся распылителей -М., Изд-во МИХМ, -1957, -Т. 11, -С.41-70.

63. Лаптев, А.Г. Модели пограничного слоя и расчет тепломассообменныхпроцессов —Казань, изд. Казанского университета, -2007. -500с.

64. Лисер, М.Ф. Гидродинамика и теплообмен в роторном пленочно-струйном испарителе: Автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.18.12.-JL, -1991.

65. Магид, А.Б. Технология переработки нефтешламов с получением товарных продуктов // Докл. отраслевого сов. по экологии (г. Москва, 5 июня 2003 г.). — Уфа: Изд-во ГУЛ ИНХП, -2003. -С. 169-172.

66. Макаров, Ю.И. Изучение работы механического абсорбера для очистки водорода // Газовая промышленность. -1961 .—№7. -С. 28-31.

67. Макаров, Ю.И. Исследование производительности рабочего элемента механического абсорбера с вращающимися конусами // Сб. трудов МИХМ. -1959.-Т. 19.-С. 109-114.

68. Мазуров, П.А. К построению двойственных вариационных принципов фильтрации несжимаемой жидкости в сложнодеформируемых средах// Прикладная математика и механика -2000, -Т.64, №.6.

69. Мазуров, П.А. Алгоритмы для распараллеливания решения задач двухфазной фильтрации жидкости на сетках со сгущающимися участками / П.А. Мазуров, A.B. Цепаев // Вычислительные методы и программирование. -2006.-Т7, №251-258.

70. Материалы, Н.К. Оценка воздействия на окружающую среду предприятий нефтегазового комплекса // Сборник докладов и сообщений на конференции, -Туапсе, -2002. -152с.

71. Мухутдинов, Р.Х. О влиянии поверхностного натяжения на движение тонких слоев жидкости в поле центробежных сил // И.Ф.Ж. -1961. -Т. 4, № 4.

72. Мухутдинов, Р.Х. Движение жидкости по гладкой поверхности вращающегося конуса / Р.Х. Мухутдинов, A.A. Труфанов // Сб. трудов КХТИ. -Казань, -1957. -Вып. 22. -С. 134-144.

73. Мягченков, В.А. Поверхностные явления и дисперсные системы: Учебное пособие для вузов Изд. 2-е, перераб. —КолосС, -2007. -187с.

74. Налимов, A.B. Закон течения для приближенных поверхностей в теории оболочек вращения / A.B. Налимов, Ю.В. Немировский // Вестник АлтТУ. -2006. -№ 2. -С.24-28.

75. Нафиков, И.М. Гидродинамика разрыва жидкой пленки на поверхности центробежных распылителей: Дис. . канд. техн. наук: 05.17.08. -Казань, -1980.

76. Моск. гос. ун-т сервиса", Волгогр. филиал и др.. -Волгоград, 2007. -С. 198»201.

77. Николаев, B.C. Пленочное течение вязкой жидкости по поверхности быстровращающегося диска / B.C. Николаев, К.Д. Вачагин, Ю.Н. Барышев // Известия ВУЗов. Хим. и хим. технология. -1967.-Т. 10, №2. -С. 237-242.

78. Ю.Павлова, H.B. О численном моделировании двухфазных течений в роторе лабораторной центрифуги / Н.В. Павлова, И.Н. Павлов, Т.М. Тушкина// Ползуновский вестник -№1, 2 -2008.

79. Пажи, Д.Г. Основы техники распыливания жидкостей / Д.Г. Пажи, B.C. Галустов -М.: Химия, -1984, -С. 168-169.

80. Парталин, Т.А. Исследование течения неньютоновской жидкости в грануляторе роторного типа: Дис. . канд. техн. наук: -М., —1981. ПЗ.Патент РФ № 2309001 Способ разделения водонефтяных эмульсий (2007.10.27)

81. Патент РФ № 2005113856 Способ разделения водонефтяных эмульсий (2006.11.10)

82. Патент РФ № 2325209 Центробежный экстрактор (ВАРИАНТЫ) (2008.05.27)

83. Патент РФ № 47244 Центробежный экстрактор (2005.08.27)

84. Прохоров, В.А. Оценка параметров безопасности эксплуатации нефтехранилищ в условиях Севера. -М.: Недра, -1999. -142 с.

85. Прокопенко, A.C. Математическое моделирование процесса разделения тонкодисперсных суспензий на криволинейных насадках: Дис. . канд. техн. наук: 05.13.01. 05.13.18. -Волгоград, -2003. -150 с.

86. Просвиров, А.Э. Математическое моделирование и оптимизация процессов грануляции жидкотекучих сред в центробежном поле: Дис. . канд. техн. наук: 05.13.16. -Волгоград, -1996. -154 с.

87. Расветалов, В.А. Утилизация и обезвреживание нефтесодержащих отходов / В.А. Расветалов, Н.С. Минигазимов, Х.Н. Зайнуллин, -Уфа: «Экология», -2000. -299с.

88. Риферт, В.Г. Конденсация водяного пара на пленке жидкости, стекающей по вращающейся поверхности / В.Г. Риферт, П.А. Барабаш // Пром. теплотехника. -1984. —Т. 6, -С. 15-18.

89. Риферт, В.Г. Некоторые экспериментальные результаты по гидродинамике и теплообмену при испарении пленки жидкости на вращающейся поверхности /

90. В.Г. Риферт, П.А. Барабаш // Пром. теплотехника. —1980. —Т. 2, №2. -С. 43-47.

91. Рябчук, Г.В. Разработка методов расчета интенсивных технологических процессов в поле центробежных сил: Дис. . д-ра техн. наук: 05.17.08. Казань, -1985. -398 с.

92. Рябчук, Г.В. Равновесие слоя упругой среды на поверхности вращающегося диска / Г.В. Рябчук, Д.А. Анохин // XI Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, -Волгоград, —2007. —С.32.

93. Рябчук, Г.В. Течение вязко -пластической среды по поверхности конической насадки / Г.В. Рябчук, Д.А. Анахон // X Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, -Волгоград, -2006. -С.24.

94. Рябчук, Г.В. К расчету мощности на разбрызгивание вязкой и неньютоновской жидкостей с помощью вращающейся конической насадки / Г.В. Рябчук, Н.В. Тябин // Сб. трудов Волгоградского политехнического института. Волгоград, -1968. -С. 204-212.

95. Седых, В.Н. Рекультивация шламовых амбаров // Экология и промышленность России. -2001. Нояб. -С. 20-23.

96. Слезкин, H.A. Динамика вязкой несжимаемой жидкости. -М.: Гостехиздат, -1955.-519 с.

97. Смирнов, Е.А. Системный анализ и математическое моделирование процесса грануляции на проницаемых криволинейных насадках: Дис. .канд. техн. наук. -Волгоград, -2004.

98. Суржик, Т.А. Исследование процесса теплоотдачи при движении жидкости по поверхности вращающегося диска./ Т.А. Суржик, В.Н. Кравчук, -Киев, -1985.-11с.

99. Суржик, Т.А. Экспериментальное исследование процесса теплопередачи на поверхности вращающегося диска / Т.А. Суржик, И.И. Пуховой // Хим. технология. -Киев, -1984. -С. 43-45.

100. Скобло, А.И. и др. Процессы и аппараты нефтегазовой переработки и нефтехимии. -Зе изд. -М.: ООО «Недра-бизнесцентр», —2000. -677с.

101. Страхов, A.A. Основы методологии математического моделирования многоэлементных технических систем: Учеб. пособие. -М.: Изд-во МАИ, — 2000-79с.

102. Тарг, С.М. Основные задачи теории ламинарных пленок. -M.JL: Гостехиздат, -1951. -420с.

103. Тимонин, A.C. Основы конструирования и расчеты, химико-технологического и природоохранного оборудования: справочник, -изд. 3-е -Калуга, издат. Н.Бочкаревой. —2006г. —т.2. -937с.

104. Тябин, H.H. Математическое моделирование процесса смешения двух жидкостей в центробежном бироторном смесителе: Дис. .канд. техн. наук — Волгоград, -1998.

105. НО.Тябин, Н.В. Пленочное течение неньютоновской жидкости по вращающимся поверхностям / Н.В. Тябин, К.Д Вачагин, Н.Х. Зиннатуллин // И.Ф.Ж. -1965.-Т. 9, № 2-С. 187-195.

106. Тимонин, A.C. Инженерно-экологический справочник т.2 -Калуга: изд. Н.Бочкаревой, -2003. -881с.

107. Швец, А.Ф. Течение осесимметричной пленки вязкой жидкости по поверхности вращающегося диска ТОХТ / А.Ф. Швец, Л.П. Портнов, Г.Г.

108. Филлипов, А.И. Горбунов -1992. -№ 6, Т. 26. -С. 895-899.143 .Шаманов, С.А Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учеб, для вузов / С.А. Шаманов, А.И. Булатов, Ю.М. Проселков -М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", -2003. -1007 с.

109. Шульман, З.П. Конвективный тепломассоперенос реологически сложных жидкостей. -М.: Энергия, -1975. -352 с.145.1Цукин, Е.Д. Коллоидная химия / Е.Д. Щукин, A.B. Перцов, Е.А. Амелина-М.: Высшая школа, -2004. -445 с.

110. Щукина, А.Г. Математическое моделирование процессов разделения неоднородных систем с неньютоновской дисперсионной средой: Дис. . канд. техн. наук: 05.13.16-Волгоград, -1996.-168 с.

111. Юрченко, В.А. К расчету массообменных колонн с конусными роторами / В.А. Юрченко, A.A. Коптев, Г.С. Погосов // Химическое и нефтяное машиностроение. -1968. -№ 4. -С. 18-20.

112. Юрченко, В.А. Определение производительности рабочего элемента механического абсорбера с вращающимися конусами / В.А. Юрченко, A.A. Коптев, Г.С. Погосов // Химическое и нефтяное машиностроение. -1966. -№ 12.-С. 14-15.

113. Фетисова, Е.Г. Течение вязкой жидкости в конвергентном коническом кольцевом канале / Е.Г. Фетисова, Г.В. Рябчук // XII региональная конференция молодых исследователей Волгогр. обл., -Волгоград, -2008. -С.60

114. Холпанов, JI.П. Математическое моделирование течений гетерогенных сред по вращающимся проницаемым поверхностям / Л.П.Холпанов, Р.И. Ибятов, Ф.Г. Ахмадиев, P.P. Фазылзянов // Теоретические основы химической технологии. -2003, -Т. 37, №5, -С. 479-492.

115. Холпанов, Л.П. Математическое моделирование течения многофазной среды по проницаемой трубе / Л.П.Холпанов, Р.И. Ибятов, Ф.Г. Ахмадиев, И.Г. Бекбулатов // Теоретические основы химической технологии. —2005, —Т. 39, № 5,-С. 533-541.

116. Холпанов, Л.П. Математическое моделирование гидродинамики на проницаемых поверхностях / Л.П.Холпанов, Р.И. Ибятов, Ф.Г. Ахмадиев, P.P. Фазылзянов // ТОХТ. -2003. -Т.37 №3 -С. 227-237.

117. Холпанов, Л.П. Расчет течения гетерогенных сред неньютоновского поведения по проницаемым поверхностям / Л.П.Холпанов, Р.И. Ибятов, Ф.Г.

118. Ахмадиев, P.P. Фазылзянов //Инженерно-физический журнал. -2003. —Т.76.t6. -С. 80-87.

119. Холин, Б.Г. Центробежные и вибрационные грануляторы плавов и распылители жидкости. —М.: Машиностроение, —1977. —182 с.

120. Хисаев, Р.Н. Нефтешламы. Методы переработки и утилизации / Р.Н. Хисаев, Ф.Р. Хайдаров, В.В. Шайдаков, Л.Е. Каштанова -Уфа, «Монография», -2003.-74 с.

121. Чернавский, С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие. -М.: Альянс, —2005. 416с.

122. Чураев, Н.В. Поверхностные силы и физикохимия поверхностных явлений // Успехи химии, -2004. -Т. 73, № 1. -С. 26-38.

123. Ягафарова, Г.Г. Экологическая биотехнология в нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности -2001. -С.214.