автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Нерегулярное движение фаз в аппаратах с механическим перемешивающим устройством

□03064513

На правах рукописи

Павлова Эмилия Александровна

ШёеА

НЕРЕГУЛЯРНОЕ ДВИЖЕНИЕ ФАЗ В АППАРАТАХ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ

05 17 08 - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

? 6 АВГ2007

Санкт-Петербург 2007 г.

003064513

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высше профессионального образования «Санкт-Петербургский государственны технологический институт (технический университет)

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор, Марцулевич Николай Александрович

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессо] Барабаш Вадим Маркусович кандидат технических наук, Фомин Александр Иванович

Ведущая организация -

ОАО «ВНИИНефтехим», Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится «■^>>¿^^¡^007 г в /У* час , ауд. н заседании диссертационного совета Д 212 230 06 при Санкт-Петербургско государственном технологическом институте (техническом университете) п адресу 190013, Санкт-Петербург, Московский пр, 26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургског государственного технологического института (технического университета)

Отзывы на автореферат в одном экземпляре, заверенные печатью проси направлять по адресу 190013, Санкт-Петербург, Московский пр , 26, Ученый Сове

Автореферат разослан « /¡?» (?/" 2007г

Ученый секретарь

диссертационного совета ' 1) Я О

к ф-м н , доцент (Ю Г Чесноко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ1

Актуальность проблемы

Аппараты с механическими перемешивающими устройствами (МПУ) широко распространены в различных отраслях промышленности (пищевой, фармацевтической, микробиологической и т д) Они используются для получения эмульсий, суспензий, гомогенных систем, при проведении процессов, осложненных химическими реакциями, а также при проведении ряда массообменных и теплообменных процессов химической промышленности Поэтому, начиная с 60х годов прошлого века, изучению химико-технологических процессов в аппаратах с мешалкой было уделено огромное внимание Исследования касались в основном таких вопросов как конструктивное оформление процесса перемешивания (тип, размеры и количество мешалок, габариты аппарата, форма днища, тип и количество внутренних устройств и т д), мощность, потребляемая на перемешивание, определение осредненных гидродинамических характеристик, время гомогенизации процессов

Но уже тогда было ясно, что для адекватного описания, протекающих в аппаратах с механическим перемешиванием процессов, недостаточно информации об указанных осредненных характеристиках Многочисленные наблюдения указывали на значительную роль нерегулярных механизмов переноса Попытки учета этих механизмов наталкивались на ограниченность экспериментальных возможностей исследователей

С появлением современной экспериментальной и вычислительной техники исследования гидродинамики в аппаратах с МПУ получили новое развитие Особенно это заметно по зарубежным публикациям Исследования последних лет посвящены изучению разнообразных проявлений нерегулярного движения измерению характеристик турбулентности в различных зонах аппарата, анализу влияния макро- и микротурбулентных образований на скорость химических превращений, установлению зависимости параметров крупномасштабной турбулентности от габаритов аппарата и конструкции мешалки, определению максимального размера капель и пузырей при диспергировании жидкостей и газов Большое внимание уделено изучению условий возникновения и затухания крупных вихрей, а также изучению диссипации турбулентной энергии, процессов переноса в закрученном турбулентном потоке, суспендирования твердых частиц, силового взаимодействия между перемешиваемой средой и внутренними устройствами Однако почти полностью отсутствуют работы,

1 Работа выполнена при научном консультировании доцента, кандидата технических наук Луцко А Н Автор выражает ему глубокую признательность

посвященные оценке вклада турбулентных пульсаций различного масштаба в процесс формирования полей концентраций и температур в рабочем объеме аппарата Между тем, решение целого ряда технологических задач невозможно без анализа эволюции нестационарных гидродинамических полей

Цель работы Разработка теоретико-экспериментальной методики для описания нестационарных гидродинамических полей с учетом особенностей нерегулярного движения среды в аппаратах Экспериментальное определение основных характеристик нерегулярного движения жидкости в различных зонах аппарата Разработка методики расчета нестационарных полей концентраций и температур Выдача рекомендаций по уточнению выбора режимов проведения непрерывных и периодических процессов

Научная новизна С использованием основных положений теории турбулентности проведено изучение характеристик нерегулярного движения перемешиваемой среды в различных зонах аппарата при использовании наиболее распространенных типов быстроходных мешалок при различных режимах перемешивания. Проведен анализ влияния конструктивных особенностей аппарата, диаметра перемешивающего устройства и его конструкции на крупномасштабную структуру турбулентности

Разработана экспериментальная методика определения статистических характеристик нерегулярного движения среды с использованием методов компьютерного анализа видеосъемки визуализированных потоков жидкости

В циркуляционно-диффузионной модели в соответствии с реальной картиной течения учтено изменение характеристик хаотического движения среды по высоте аппарата

Практическая ценность На основе полученных результатов разработаны методики расчета характеристик нерегулярного движения среды в аппаратах с быстроходными мешалками

Приведен алгоритм расчета нестационарных полей концентраций и температур в аппаратах с механическим перемешивающим устройством с учетом изменения коэффициента турбулентной диффузии по высоте аппарата

Методики использованы для расчета промышленного процесса перемешивания 6-водного нитрата кобальта на предприятии ООО «Химреактивсервис» с целью повышения эффективности технологии производства Внесены предложения по изменению существующего регламента данного процесса

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы представлены на XVII и XIX Международной научной конференции

«Математические методы в технике и технологиях» (КГТУ, Кострома, 2004, ВГТА, Воронеж, 2006) и 9-ой Международной школе молодых ученых - ШМУ - 9

Публикации По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, пяти приложений и библиографического списка, содержащего 149 источников Содержание диссертации изложено на 171 страницах машинописного текста, включая 44 рисунка, 5 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлен краткий анализ современного состояния вопросов теории и практики процесса перемешивания, сформулирована цель работы и обоснована необходимость исследований процессов перемешивания с учетом особенностей нерегулярного движения среды в аппаратах с механическим перемешивающим устройством

В первой главе приведены известные из литературы данные, касающиеся параметров осредненного течения жидкости в аппаратах с быстроходными мешалками, расположенными на оси аппарата Структура потоков такова, что на преимущественно круговое движение жидкости накладывается более слабое циркуляционное движение по одному или нескольким меридиональным контурам, в которых радиальные и осевые составляющие скорости быстро убывают при удалении от мешалки вдоль контура циркуляции Для аппаратов без внутренних устройств или с внутренними устройствами малого сечения в случае размещения одиночной мешалки вблизи днища рабочий объем состоит из двух концентрических зон, в которых гидродинамические особенности существенно различаются Во внешней зоне, где проходит восходящая ветвь циркуляционного контура, на характер течения значительное влияние оказывают тип мешалки, число и вид внутренних устройств, а также форма днища Во внутренней зоне, где меридиональная циркуляция направлена вниз, практически отсутствуют факторы, непосредственно влияющие на поток

С учетом представленной картиной течения в этой же главе дан обзор существующих математических моделей для описания полей концентраций и температур, возникающих в аппаратах с механическим перемешиванием Формирование гидродинамических полей управтяется двумя механизмами конвективным и турбулентным Первый определяется профилем осредненной скорости Второй механизм связан с различными типами нерегулярного движения среды в аппарате До сих пор учет турбулентного механизма переноса проводился, как правило, с использованием эффективного коэффициента турбулентной диффузии

В работе проведен анализ недостатков такого подхода, главным из которых является физическая неадекватность реальной картине течения Показано, что интенсивность турбулентного переноса в окружном, радиальном и осевом направлениях существенно различна Она также переменна и по высоте аппарата Поэтому использование эффективного коэффициента перемешивания, интегральным образом учитывающего всю совокупность нерегулярных движений жидкости в рабочей зоне, представляется чрезмерно приближенным. Таким образом, физически более обоснованным является учет изменения параметров нерегулярного движения, в том числе коэффициента турбулентной диффузии, в различных направлениях и по высоте аппарата

В основу математического описания полей концентраций и температур положено уравнение конвективной диффузии, записанное в рамках представлений двухзонной диффузионно-циркуляционной модели

При этом в соответствии с представленной ранее картиной течения использовались следующие допущения Во-первых, время выравнивания концентрации в осевом и радиальном направлении значительно больше, чем в тангенциальном, что, собственно, и лимитирует процесс перемешивания в аппарате Во-вторых, во внешней зоне течения коэффициенты турбулентной диффузии в осевом и радиальном направлении различны и зависят в основном от вертикальной координаты Во внутренней зоне эти коэффициенты постоянны по высоте и практически одинаковы С формулированные допущения позволяют заключить, что поле концентрации целевого компонента в аппарате подчиняется двум взаимосвязанным уравнениям, которые совместно с граничными условиями составляют двумерную математическую модель

во внутренней зоне течения (индекс 1)

, 5С> _ п Г, д2с. ,1

дт: & 'I дг2 дг г дг

при 0 <г<гц (1)

во внешней зоне течения (индекс 2)

) (2)

здесь С - концентрация целевого компонента, кг/м3, г - время, с,

IVг,1¥г - средние радиальная и осевая составляющие скорости, м/с, £>/ - коэффициент турбулентной диффузии во внутренней зоне течения, м2/с,

Д, Д. - коэффициенты турбулентной диффузии во внешней зоне в соответствующих направлениях, м2/с,

Гц - радиус поверхности, на которой осевая составляющая скорости жидкости обращается в нуль, м, Я - радиус аппарата, м

Неизвестные функции С ¡(г, г, т) и С2(г, г, т) должны удовлетворять следующим граничным условиям

С\(г, г, т) = С2(г, 2, т) при г = гц,

= при г = гц,

сг дг

5С, „

—1 = 0 при г - О,

дг

дС2 дг

= 0

при г — Я,

При повороте потока, как в нижней, так и в верхней области 1ечения должны выполняться условия равенства концентраций в соответствующих точках поперечного сечения, а также материальный баланс по целевому компоненту

С ¡(г, г, т) + г, г)

Г

при г = 0 и г = Н

Ч = } - Ц В^с!г = ]Г(Гг2С2 - Д.

дС2

гс!г при г = 0 и г = Я

где II— высота заполнения аппарата, м

Начальные условия к уравнениям (1) и (2) зависят от способа и места ввода целевого компонента в аппарат

Для гладкостенных аппаратов и аппаратов с внутренними устройствами малого сечения гидродинамические параметры, как показывают опыты, мало зависят от радиальной координаты, поэтому анализ концентрационных полей может быть проведен с помощью одномерной модели внутренняя зона

при 0 < г < гч (3)

Я,2 "

с ¿>

дг

внешняя зона

ас? +№38С2 = 8

дт

дг дг

)

о^Ц'г

при гц< г < Я

(4)

Уравнения (3) и (4) связаны между собой граничными условиями

Сх{г,т) = С2{г,т) при х ~ 0 и при г =Н

8С,

Ъ(1Г,С, - В, —'-) = при г — 0 я при г = Н

дг дг

где Р2 — площади поперечного сечения внутренней и внешней зон меридиональной циркуляции жидкости, м2

Определение гидродинамических параметров, входящих в уравнения модели, потребовало проведения анализа особенностей движения среды в аппарате

При анализе нерегулярного движения среды в аппаратах использовался подход, основанный на использовании функции лагранжевой временной корреляции, которая несет наиболее полную информацию об особенностях хаотического движения жидкости Функция корреляции служит мерой статистической связи между значениями хаотической составляющей скорости жидкости в различные моменты времени

где \\>(т) — мгновенное значение хаотической составляющей скорости элемента потока в этом направлении, м/с Черта над символами означает операцию статистического осреднения

Из теории турбулентности известны соотношения между корреляционной функцией и такими характеристиками нерегулярного движения жидкости как спектральная функция Е(со) (по которой можно судить о распределении энергии турбулентности по вихрям разного масштаба), интенсивность турбулентности /, интегральный масштаб времени /(¿, микромасштаб времени ть коэффициент турбулентной диффузии £>

(5)

( д2 (6(*)/б(0))

Га*

о

где со — частота пульсаций, 1/с

Вторая глава посвящена экспериментальному изучению особенностей движения среды в аппарате Объем и содержание экспериментальной части диссертации определялись видом математической модели (3) и (4)

Приведен обзор существующих методов экспериментального исследования гидродинамики в аппаратах с механическим перемешивающим устройством Проанализированы их преимущества и недостатки

В настоящей работе изучение характеристик движения осуществлялось методом съемки визуализированных потоков жидкости, который позволял не только наблюдать общий характер течения, но и определять его локальные характеристики

Приведено описание установки, разработанной для проведения экспериментов по определению характеристик движения жидкости

Перемешивание жидкости проводилось в прозрачных макетах вертикальных цилиндрических гладкостенного и оребренного аппаратов 1 внутренним диаметром 300 мм и высотой 405 мм с плоским и эллиптическим днищем Схема установки изображена на рисунке 1 Высота заполнения сосуда равнялась его диаметру В качестве рабочей среды использовалась вода при температуре 18-20 °С Для визуализации потоков жидкости применялось небольшое число сферических частиц диаметром 2-2,5 мм из суспензионного полистирола плотностью 1050 кг/м3, что приблизительно равно плотности воды Таким образом, частицы не вносили существенных искажений в характер течения жидкости и практически полностью повторяли ее движение При небольшом количестве частиц их взаимодействием друг с другом можно пренебречь и рассматривать каждую частицу так, как если бы в потоке она была единственной

На валу перемешивающего устройства 3 устанавливались турбинные открытые или трехлопастные мешалки 4 диаметром 95, 125 и 160 мм на расстоянии 60-70 мм от дна сосуда Частоту вращения вала электродвигателя постоянного тока П-22 мощностью 0,6 кВт плавно изменяли от 50 до 700 в минуту при помощи регулируемого автотрансформатора РНО-250-5 Частота вращения мешалки контролировалась с помощью цифрового тахометра ТЦ - ЗМ

При исследовании меридиональной циркуляции жидкости узким лучом света от источника 6 при общем затемнении выделялся слой жидкости 7 по всей высоте заполнения аппарата Ширина луча составляла 10-20 мм Таким образом, были видны только частицы,

попавшие в освещенный слой. Для устранения оптических искажений съемку в цилиндрическом сосуде проводили через заполненную водой прозрачную рубашку 5 с плоской стенкой. При этом оптическая ось видеокамеры 8 была перпендикулярна плоской стенке рубашки, рисунок 1. Видеозапись осуществлялась аналоговой JVC GR-AX48E или цифровой DCR-DVD92E камерой, установленной на расстоянии 700 мм от плоскости съемки и 150 мм от днища сосуда.

1 - аппарат; 2 - съемные перегородки; 3 - вал перемешивающего устройства; 4 - мешалка; 5 — рубашка с плоской стенкой; 6 -направленный источник света; 7 - освещенный слой жидкости; 8 -видеокамера

Для фокусировки камеры и определения масштаба получаемых изображений предварительно производилась съемка координатной сетки, помещенной в освещенную плоскость. Искажение изображения сетки по вертикали не превышало 0,8%, а по горизонтали - t ,5%.

Для каждой мешалки проводились исследования в установившемся режиме перемешивания при частотах вращения мешалок 1,67, 2,5, 5 с"1, что соответствовало диапазону изменения числа Рейнольдса: Re=(\,5^13)10 . Продолжительность съемки одного режима составляла в среднем 60-420 с.

Последующая компьютерная обработка полученных данных проводилась в несколько этапов. На первом этапе видеоклин посредством компьютерной программы видеоредактора Ulead MediaStuaio Pro разбивался на отдельные кадры. Количество кадров, необходимое для обработки каждого режима, изменялось от 400 до 800 в зависимости от того, имелось ли на этих кадрах достаточное число треков для последующего статистического осреднения.

Рисунок 1 - Схема экспериментальной установки

Последовательная покадровая регистрация частиц позволяла определить их смещение, происходившее за 1/30 с при смене кадров

На втором этапе с целью получения траекторий движения частиц компьютерная обработка производилась в графическом редакторе AutoCAD следующим образом Открывался первый кадр видеоклипа, и освещенная плоскость на нем выделялась прямоугольным шаблоном известного масштаба На шаблоне точками (пикселями) отмечались центры частиц, попавших на данный кадр Накладывая несколько шаблонов друг на друга, получали траектории движения частиц в виде точечных треков Для определения направления движения частиц точкам каждого кадра задавали свой цвет. По чередованию цветов определяли направление движения частицы, а также ее принадлежость той или иной траектории

Несколько обработок одного и того же трека показало, что воспроизводимость результатов устойчивая, и погрешность определения координат не превышает 1,3% Полученные в AutoCAD траектории движения частиц сохранялись по отдельности в черно-белой палитре в программе Pamt с расширением bmp Это было необходимо для последующей математической обработки в редакторе MathCAD

На третьем этапе проводилась математическая обработка результатов Она осуществлялась при помощи разработанной MathCAD-программы по автоматическому распознаванию координат треков, преобразующей изображение, закодированное в файле, в матрицу, элементами которой являлись коды всех точек, формирующих изображение Код точек, составляющих белый фон кадра, отличался от кода черных точек отмеченных треков Координате каждой точки соответствовала определенная строка и столбец матрицы Программа, автоматически анализируя коды всех точек, составляющих изображение, определяла номера столбцов и номера строк матрицы, которые соответствовали трекам По этим данным с учетом масштаба съемки вычислялись координаты треков, и формировался массив с данными по траектории движения отдельной частицы

Программой последовательно обрабатывалась вся группа файлов с изображением треков движущихся частиц Сводя координаты движения этих частии в единый массив для данного режима перемешивания, программа рассчитывала параметры нерегулярного движения-мгновенные скорости, среднюю скорость жидкости в каждой зоне аппарата, пульсационные скорости, коэффициенты турбулентной диффузии, спектральные функции и т д

Расчет средней скорости W осуществлялся по формуле.

nl-l N

W^lsLlUzl-

(nl-l)N

где п1 - количество треков частиц для данного режима перемешивания, ТУ - количество частиц, скорости которых определяются, IV(г) - мгновенные значения скоростей частиц между соседними положениями, м/с

По полученным данным рассчитывались характеристики осевых составляющих нерегулярного движения Средние значения скоростей для турбинной и трехлопастной мешалок в аппарате без перегородок представлены в таблице

Пульсационные составляющие скорости рассчитывались по следующей формуле

По значениям пульсационных составляющих скорости в различные моменты времени определялись функции лагранжевой временной, интенсивности турбулентности и коэффициенты турбулентной диффузии Для расчета этих характеристик использовались следующие зависимости

1 "

= 77 X (т + в Л

/ *

1=1

(7)

(8) (9)

Графики функций временной корреляции для различных типов аппаратов, различных типов мешалок и их частот вращения представлены на рисунках 2 — 4

0 004

гч Ж

0 0032

§ э

а: 0 0024

| 0 0016

о. 8 10~4"

а

Периферийная зона у поверхности жидкости Трехлопастная мешалка ам= 95 мм, пм = 3,75 с '

Аппарат без

Рисунок 2 - Функция корреляции в зависимости от типа аппарата

Таблица - Характеристики движения жидкости в аппарате без перегородок

с1„, мм п„, с"1 Яе ю-4 зона IV: , СМ/С /, СМ2/С2 Д см2/с Ли с

ТУРБИННАЯ МЕШАЛКА

95 1,67 1,50 1 4,18 5,48 0,167 0,035

2 3,04 7,71 0,193 0,022

2,5 2,26 1 5,66 9,34 0,475 0,051

2 4,21 11,28 0,537 0,045

125 1,67 2,60 1 4,26 4,92 0,129 0,023

2 ■¿■меш 3,90 8,51 0,333 0,037

2 — ПОП 2,82 0,036 0,011

2,5 3,91 1 4,96 8,50 0,379 0,043

2 5,29 18,46 1,691 0,099

2 ^•пов 5,81 0,157 0,025

ТРЕХЛОПАСТНАЯ МЕШАЛКА

95 2,5 2,26 1 4,04 7,57 0,330 0,041

2 ■¿•меш 3,54 4,40 0,112 0,023

2 ^•пов 3,95 0,053 0,013

3,75 3,38 1 4,12 10,78 0,633 0,058

2меш 4,20 7,39 0,296 0,038

2 4,28 0,082 0,017

5 4,51 1 4,01 11,53 0,851 0,072

2 -'-мсш 4,99 9,70 0,271 0,028

2 5,21 0,113 0,019

125 1,67 2,60 1 4,93 5,08 0,172 0,032

2 •¿■меш 4,47 7,10 0,165 0,021

2 "ТТПВ 3,60 0,079 0,020

2,5 3,91 1 6,45 6,67 0,300 0,042

2 Л П'-Ч 9,58 0,435 0,044

2пов 5,20 0,101 0,017

3,75 5,86 1 8,18 15,43 0,758 0,047

2 -¿-меш 5,72 28,90 1,190 0,039

2 •¿ттов 12,17 0,213 0,015

Внутренние устройства являются дополнительными источниками генерации турбулентности в объеме аппарата, поэтому интенсивность турбулентности и время затухания пульсаций в аппарате с внутренними устройствами больше, чем в гладкостенном Как следует из графиков, для аппарата с перегородками эти характеристики выше в несколько раз, а

коэффициент турбулентной диффузии в осевом направлении больше в десятки раз, рисунок 2 Турбинная мешалка в большей степени, чем трехлопастная мешалка турбулизирует поток Интенсивность турбулентности и коэффициент турбулентной диффузии для турбинной мешалки значительно больше, чем для трехлопастной, рисунок 3

Внешняя зона в области мешалки, аппарат без перегородок

время, с

Рисунок 3 - Функция корреляции в зависимости от типа мешалки

Рисунок 4 - Функция корреляции в зависимости от частоты вращения мешалки

В опытах установлено, что при увеличении частоты вращения мешалки, рисунок 4, или ее диаметра увеличиваются интенсивность турбулентности, время затухания пульсаций и, соответственно, коэффициент турбулентной диффузии. Численные значения характеристик нерегулярного движения в периферийной зоне в области мешалки больше чем у поверхности жидкости по интенсивности турбулентности в 1,5 - 2,5 раза, по коэффициенту турбулентной диффузии в 2 - 4 раза для трехлопастной мешалки ив 10 - 15 раз для

турбинной открытой мешалки Это является следствием

перераспределения энергии турбулентности по различным направлениям и масштабам пульсаций

8 5 ю~5

гч

3 6 8 ю"3 I

| 5 1 10~5 £

| 3 4 10~5

?

| 1 7 К)"5

и

О 30 60 90 120 150

время, с

Рисунок 5 - Спектральная функция в зависимости от диаметра мешалки

Из анализа спектральных функций следует, что большая доля энергии сосредоточена в низкочастотной области спектра Опыты показали, что в гладкостенном аппарате распределение энергии по частотам более равномерное, чем в аппаратах с перегородками При увеличении частоты вращения мешалки увеличивается величина энергии турбулентных пульсаций Использование мешалок больших диаметров приводит к концентрации энергии пульсаций в низкочастотной области, а применение мешалок малого диаметра — к более равномерному распределению энергии пульсаций по частотам спектра, рисунок 5 Вид спектральной функции мало зависит от типа мешалки Тип мешалки определяет, главным образом, величину энергии турбулентных пульсаций

В области мешалки имеют место, главным образом, низкочастотные пульсации, т е преобладает крупномасштабная турбулентность При вращении мешалки с концов лопастей срываются вихри, которые, распадаясь, распределяются циркуляционным потоком по объему аппарата Область срыва крупномасштабных вихрей с лопастей больших мешалок примыкает к внешней зоне, чем и объясняется наибольшее значение спектральной функции в этой зоне в области мешалки, рисунок 6

Коэффициенты турбулентной диффузии и интенсивности турбулентности, полученные для различных типов мешалок, их диаметров и частот вращение, представлены в таблице

Из приведенных данных видно, что турбулентный механизм переноса вносит значительный вклад в процесс перемешивания Пульсационные скорости (и'(г) л/7) в осевом направлении имеют тот же порядок, что и средние скорости потока в каждой зоне Это

Аппарат без перегородок, периферийная зона у поверхности жидкости Трехлопастная мешалка пч = 2,5 с 1

¿„=125 у м

= 95 мм

подтверждает необходимость учета нерегулярности движения при анализе эволюции нестационарных гидродинамических полей в рабочем объеме аппарата

5 10 5

сч

| 3 .о"5

с.

Ё

5 I ю-5

О 30 60 90 120 150

частота п>чьсаций I/с

Рисунок 6 - Спектральная функция в зависимости от зоны аппарата

Третья глава посвящена разработке методики расчета нестационарных концентрационных и температурных полей и проверке адекватности математической модели (3) и (4)

Дифференциальные уравнения модели невозможно решить в аналитическом виде, поэтому в работе приведен анализ различных численных методов решения таких уравнений Выбран простой неявный метод, который обеспечивает достаточно быструю сходимость и точность расчета Уравнения модели заменялись системой линейных алгебраических уравнений в конечно-разностной форме Составлена программа в редакторе МаШСАО, реализующая решение полученной системы уравнений с использованием метода прогонки Исходными данными для расчета являлись геометрические характеристики аппарата, экспериментально полученные средние осевые скорости и коэффициенты турбулентной диффузии в осевом направлении Число разбиений определялось из условия устойчивости конечно-разностной схемы и требуемой точности результатов решения

Разработанная методика расчета позволяет определить изменение во времени концентрации в различных точках аппарата, установить факторы, которые лимитируют процесс перемешивания, рассчитать степень неоднородности для аппаратов непрерывного действия, время гомогенизации для аппаратов периодического действия и дать рекомендации по установлению дополнительного источника турбулизации в этой зоне

2-я зона в области мешалки

Аппарат без перегородок, трехлопастная мешалка ¡4 = 125 мм, и„ = 3 75 с"'

2-я зона у поверхности жидкости

Проверка адекватности модели производилась сравнением расчетных и экспериментальных полей концентраций и температур в макетах аппаратов, рисунок 1

В качестве трассера использовалась нагретая жидкость Перемешивание осуществлялось трехлопастной мешалкой диаметром 125 мм при частотах вращения 1,67,2,5,3,75 с"1 Рабочий объем аппарата составлял 23 л, температура жидкости — 19 °С При достижении установившегося режима перемешивания в верхнюю часть центральной зоны вливали 0 5 л воды при температуре 100 °С Изменение температуры во времени измерялось электронным термометром TJI-4 в периферийной зоне аппарата на радиусе 130 мм и расстояниях 60, 145 и 185 мм от уровня жидкости На рисунке 7 показано сопоставление результатов расчета и эксперимента Представленные графики говорят об удовлетворительном согласии эксперимента и расчета Погрешность не превышает 5 - 7 %

30 24

U

6 0

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 Время.с

Рисунок 7 - Распределение температуры в аппарате с трехлопастной мешалкой на уровне 60 мм от поверхности жидкости

В четвертой главе приведены практические рекомендации по использованию результатов работы на предприятии ООО «Химреактивсервис»

Описан технологический процесс и схема производства кобальта (II) азотнокислого основного 6-водного (кобальта нитрата 6-водного)

Технологический регламент получения этого продукта перед растворением оксида кобальта в азотной технической неконцентрированной кислоте предполагает суспендирование частиц оксида кобальта в дистиллированной воде в течение 30 минут Задача этого процесса состоит в получении максимально однородной суспензии При неудовлетворительном протекании процесса перемешивания происходит перерасход кобальта и увеличение времени процесса растворения в 1,5 раза Таким образом, процесс суспендирования является одной из лимитирующих стадий процесса получения 6-водного нитрата кобальта

Расчет

'- — * »'1 ---

Эксперимент

dM= 125 мм п„ = 2,5 с"1 г = 130 мм

Номинальный объем гладкостенного аппарага - 3,2 м3

Рабочий объем аппарата - 2,65 м'

Для перемешивания используется турбинная открытая мешалка диаметром 350 мм и частотой вращения 180 об/мин

Для учета масштабного перехода были получены эмпирические зависимости по определению средних осевых скоростей, пульсационных скоростей, интенсивности турбулентности, времени затухания пульсаций, коэффициентов турбулентной диффузии в осевом направлении

Разработанная в работе методика была использована при расчете промышленного процесса перемешивания в технологической схеме получения 6-водного нитрата кобальта Проведенный расчет показал, что выравнивание концен фации по объему аппарата завершается через 2-3 минуты Экспериментальное исследование подтвердило данные расчета С учетом этих выводов были предложены изменения в регламент процесса получения 6-водного нитрата кобальта - время перемешивания рекомендовано установить 5 минут

ВЫВОДЫ

1 Проведен анализ структуры потоков и профилей скоростей жидкости в аппаратах с механическим перемешиванием в режимах развитой турбулентности

2 Проведен анализ существующих математических моделей для описания концентрационных и температурных полей в аппаратах с механическим перемешивающим устройством Показано, что существующие модели не учитывают изменение распределения концентрации за счет изменения характеристик нерегулярного движения по высоте аппарата

3 Показано, что методы учета нерегулярного движения при помощи эффективных коэффициентов турбулентной диффузии не позволяют оценить вклад отдельных потоков в процесс переноса, и не отражают реальную картину движения жидкости в аппаратах с механическим перемешиванием Обоснована необходимость определения локальных значений характеристик нерегулярного движения

4 Предложены двумерная и одномерная математические модели для описания полей концентраций и температур в аппаратах с быстроходными мешалками с учетом изменения характеристик нерегулярного движения жидкости по высоте аппарата Последние являются следствием перераспределения энергии турбулентности по различным направлениям и масштабам пульсаций При этом доля энергии, приходящаяся на крупные вихри, с увеличением расстояния до днища снижается, особенно в зоне восходящего потока

5 В качестве метода для анализа характеристик нерегулярного движения среды в аппаратах с быстроходной мешалкой предложено использовать подход, основанный на экспериментальном определении функции лагранжевой временной корреляции

6 Проведен анализ существующих методов экспериментального исследования гидродинамических характеристик перемешиваемой среды Для определения характеристик движения в работе использован метод видеосъемки, который относится к наиболее простым и одновременно информативным методам изучения динамики потоков

7 Разработана экспериментальная методика определения статистических характеристик нерегулярного движения среды с использованием метода компьютерного анализа видеосъемки визуализированных потоков жидкости

8. Проведено изучение характеристик нерегулярного движения перемешиваемой среды в различных зонах гладкостенного и оребренного аппаратов с механическим перемешиванием при использовании наиболее распространенных типов быстроходных мешалок при различных режимах перемешивания Проведен анализ влияния конструктивных особенностей мешалки и аппарата, диаметра и частоты вращения перемешивающего устройства на крупномасштабную структуру турбулентности Установлено изменение характеристик нерегулярного движения жидкости по высоте аппарата

9 Проведен анализ различных численных методов решения дифференциальных уравнений модели Выбран простой неявный метод, который обеспечивает достаточно быструю сходимость и точность расчета

10 Разработана методика расчета нестационарных полей концентраций и температур, учитывающая изменение коэффициентов турбулентной диффузии по высоте аппарата Данная методика позволяет определить изменение во времени концентрации в различных точках аппарата, установить факторы, которые лимитируют процесс перемешивания, рассчитать степень неоднородности для аппаратов непрерывного действия, время гомогенизации для аппаратов периодического действия и дать рекомендации по установлению дополнительного источники, турбулизацки тз этой зоне

11 Адекватность разработанной методики расчета концентрационных и температурных полей была подтверждена при проведении экспериментов на лабораторном и промышленном аппаратах номинальным объемом 0,03 и 3,2 м

12 Предложены эмпирические зависимости для расчета средних и пульсационных осевых скоростей, интенсивности турбулентности и коэффициентов турбулентной диффузии в осевом направлении для расчета эволюции поля концентрации в аппарате с механическим перемешиванием

13 Результаты исследования были использованы при расчете промышленного процесса перемешивания в технологической схеме получения 6-водного нитрата кобальта на предприятии ООО «Химреактивсервис» Внесены предложения по изменению существующего регламента данного процесса

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях

1 Луцко А.Н. Обработка параметров визуализированных потоков жидкости в аппарате с мешалками [Текст] /АН Луцко, Э А Павлова, Н А Марцулевич // Сборник трудов МНК ММТТ - 17 - Кострома, 2004 -Т 10 - С 102-103

2 Павлова Э.А. Изучение параметров нерегулярного движения фаз при механическом перемешивании [Текст] / Э А Павлова // Сборник трудов МНК ММТТ-17 -Кострома, 2004 -Т 9 - С 97-98

3 Марцулевич Н.А. Эволюция поля концентрации в аппаратах с механическим перемешиванием [Текст] /НА Марцулевич, Э А Павлова, А Н Луцко // Сборник трудов МНК ММТТ - 17 - Кострома, 2004 - ТЗ -С 176-177

4 Павлова Э.А. Моделирование поля концентрации в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами [Текст] / Э А Павлова, Н А Марцулевич, А Н Луцко // Экология, энергетика, экономика Вып VIII, Безопасные экологические и экономические технологии Межвуз сб науч тр / СПбГУ - СПб Изд-во Менделеев, 2003 -С 199-203

5 Павлова Э.А. Экспериментальное определение параметров нерегулярного движения во внутренней зоне аппарата с мешалкой [Текст] / Э.А Павлова, профессор Н А Марцулевич, доцент А Н Луцко // Экология, энергетика, экономика Вып 9, Промышленная пожарная безопасность Межвуз сб науч тр / СПбГУ - СПб Изд-во Менделеев, 2005.-С 15-17

6 Павлова Э.А. Компьютерная обработка видеосъемки визуализированных потоков жидкости в аппаратах с мешалкой [Текст] / Э А Павлова, Ф Н Луцко, А Н Луцко, Н А Марцулевич // Сборник трулов МНК ММТТ -19 - Воронеж. 2006 - Т 8 - С 72 - 73

7 Луцко А.Н. Нерегулярное движение среды в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами [Текст] /АН Луцко, ЭА Павлова, Ред Ж Прикл химии РАН - СПб, 2006 - 18 с -Библиогр с 14-18 - Деп в ВИНИТИ № 1532 - В 2006 от 11 12 06

10 07 07 г Зак 166-80 РТП ИК «Синтез» Московский пр , 26

ВВЕДЕНИЕ

1 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ

В АППАРАТАХ С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ

УСТРОЙСТВОМ

1.1 Структура потоков в аппаратах с мешалками

1.2 Существующие математические модели для описания полей концентраций и температур в аппаратах с мешалками

1.3 Двухмерная модель описания поля концентрации в аппаратах с мешалкой

1.4 Одномерная циркуляционно-диффузионная модель

1.5 Общие характеристики нерегулярного движения и их связь с параметрами модели

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК

ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ

2.1 Методы экспериментального исследования гидродинамики

2.2 Описание экспериментальной установки и методики проведения экспериментов

2.3 Методика обработки экспериментальных данных

2.4 Методика расчета опытных значений гидродинамических параметров осредненного и нерегулярного движений

3 РАСЧЕТ ПОЛЕЙ КОНЦЕНТРАЦИЙ И ВРЕМЕНИ

ГОМОГЕНИЗАЦИИ

3.1 Конечно-разностная схема решения уравнений математической модели

3.2 Расчет поля концентрации в аппарате на основе построенной разностной схемы

3.3 Постановка экспериментов по проверке адекватности математической модели

4 РАСЧЕТ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЦЕССА

СУСПЕНДИРОВАНИЯ В АППАРАТЕ С МЕХАНИЧЕСКИМ

ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ

4.1 Описание технологического процесса производства кобальта (II) азотнокислого основного 6-водного (кобальта нитрата 6-водного)

4.2 Расчет гидродинамических характеристик в промышленном аппарате

4.3 Определение времени гомогенизации и расчет распределения концентрации в промышленном аппарате

ВЫВОДЫ

Перемешивание, как процесс многократного перемещения частиц текучей среды относительно друг друга в объеме аппарата, является одним из наиболее распространенных способов организации и интенсификации технологических процессов в химической, микробиологической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Основными методами перемешивания являются: барботажное перемешивание, которое осуществляется путем подачи в жидкость газа, распределяемого в виде пузырьков; смешение в потоке с помощью неподвижных устройств; вибрационное и пульсационное перемешивание, осуществляемое колебаниями различной частоты; циркуляционное перемешивание; механическое перемешивание, осуществляемое с помощью мешалок, совершающих вращательное движение.

В различных отраслях промышленности наибольшее распространение из-за своей простоты, эффективности и надежности получили аппараты с механическими перемешивающими устройствами. Эти аппараты обычно используются для проведения типовых химико-технологических процессов [1 -3]. гидромеханические: эмульгирование, суспендирование, диспергирование, гомогенизация [4-11]; массообменные: кристаллизация, растворение, экстракция, электролиз, абсорбция [4, 12-14];

- тепловые: выпаривание, нагревание, охлаждение [12, 14 - 16];

- химические: гетерогенные реакции; гомогенные реакции [17 - 25].

По агрегатному состоянию фаз различают механическое перемешивание в системах [1 -3,26]:

- жидкость в жидкости [27 - 34];

- твердое вещество в жидкости [35-43];

- газ в жидкости [4 - 11, 16,23, 44 - 48,];

- газ и твердое вещество в жидкости [49].

Начиная с 60х годов прошлого века, изучению процессов гидродинамики и аппаратурного оформления таких процессов было уделено огромное внимание. Достаточно упомянуть работы Павлушенко, Мельникова, Нагаты, Гзовского, Карасева, Брагинского и школы ЛенНИИХимМаша.

Исследования касались в основном таких вопросов как: конструктивное оформление процесса перемешивания (тип, размеры и количество мешалок, габариты аппарата, форма днища, тип и количество внутренних устройств и т.д.), мощность, потребляемая на перемешивание, определение осредненных гидродинамических характеристик, время гомогенизации процессов и т.д.

Аппаратурное оформление процесса перемешивания весьма разнообразно. Вместе с тем, традиционный вид оборудования для механического перемешивания представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с мешалкой, ось вращения которой совпадает с осью аппарата [3, 26]. Такая конструктивная схема является наиболее рациональной [50]. В аппарате могут располагаться различные неподвижные внутренние устройства: змеевики, отражательные перегородки, диффузоры, труба передавливания и т.д. [1 - 3]. Число и тип внутренних устройств, находящихся в аппарате может быть различным, что определяется особенностями конкретного технологического процесса [3]. Установка внутренних устройств приводит к дополнительной турбулизации потока и вместе с тем к повышению мощности, затрачиваемой на перемешивание. При интенсивных режимах перемешивания в гладкостенных аппаратах с центральным расположением вала с мешалкой возможно возникновение глубокой воронки, отрицательно влияющей на процесс перемешивания и снижающей надежность работы вала перемешивающего устройства [3, 50, 51]. Для повышения интенсивности перемешивания и ликвидации центральной воронки принято использовать отражательные перегородки различной конструкции [1 - 3, 26]. Другим вариантом конструктивного оформления аппаратов с мешалками, при котором устраняется воронка, является смещение вала мешалки относительно оси [26, 52] аппарата, что оказывается весьма перспективным для процессов, которые с одной стороны, исключают возможность установки отражательных перегородок, а с другой - требуют достаточно интенсивного перемешивания.

Аналогичный эффект без установки дополнительных внутренних устройств достигается использованием двух расположенных на одной оси противоточных мешалок в аппаратах с большим отношением высоты к диаметру [53 - 55].

В аппаратах большой единичной мощности [3, 56] или в высоких аппаратах применяются длинные валы, для крепления которых с целью повышения их виброустойчивости необходима установка концевых опор [3]. Такие опоры, работая в условиях агрессивных сред и абразивного износа имеют низкую надежность. Поэтому применение шарнирно закрепленных валов [3] позволило отказаться от использования ненадежных концевых опор и одновременно повысить интенсивность перемешивания за счет прецессионного движения мешалки. Также применяются разнообразные многоприводные схемы, предусматривающие в аппарате несколько однотипных перемешивающих устройств [3, 57, 58]. В работах [3, 56, 57] исследовались аппараты с одной центральной мешалкой и несколькими периферийными, расположенными по окружности с определенным радиусом.

Авторы [50] отмечают, что за рубежом широкое распространение получили аппараты с несколькими перемешивающими устройствами различного функционального назначения. Как правило, основу этого варианта составляет тихоходная рамная или аналогичная ей мешалка, а также одно или два дополнительных перемешивающих устройств, предназначенных для создания или интенсификации циркуляционного движения, а также выполняющих функции различных смесителей и (или) диспергирующих узлов. В работе [59] на основе проведенного анализа экспериментального исследования структуры потоков в проточном аппарате вытеснения при различных режимах авторами предложены новые виды конструктивного оформления таких аппаратов. В частности для интенсификации радиального перемешивания и выравнивания профиля скоростей по радиусу обосновано использование шнека с пропеллерными мешалками на гребнях витков.

Приводы перемешивающих устройств могут располагаться не только на крышке аппарата, но и под аппаратом и сбоку от аппарата [2, 3, 59]. При нижнем расположении привода вал мешалки для обеспечения его виброустойчивости делают коротким; корпус аппарата обычно имеет вытянутую форму, внутри аппарата устанавливается направляющая труба (диффузор). Такое расположение привода позволяет эксплуатировать аппараты с малой высотой заполнения[3].

Кроме вертикального используется и горизонтальное расположение цилиндрического корпуса аппарата для перемешивания[2, 3]. В таких схемах чаще всего применяется многовальное перемешивание, а также применяется нижнее и боковое расположение мешалок[2, 3].

В качестве рабочих органов перемешивающих устройств в аппаратах используются различные типы мешалок, которые можно разделить на две основные группы: тихоходные и быстроходные. К быстроходным относятся пропеллерные, турбинные мешалки различных типов, дисковые, лопастные мешалки и т.д. [26, 3, 60 - 64]. Эти мешалки в зависимости от формы лопастей и способа их установки могут создавать радиальный, осевой и радиально-осевой потоки жидкости [2, 3, 26, 61, 65].

Радиальный поток создают турбинные мешалки закрытого типа, а также открытые турбинные мешалки с прямыми или изогнутыми лопастями. Осевой поток могут обеспечить пропеллерные, трехлопастные и шнековые мешалки с диффузором. Радиально-осевой поток создают турбинные мешалки с наклонными лопастями.

К тихоходным мешалкам относятся лопастные, якорные и рамные мешалки [3, 26, 60 - 62]. Они создают главным образом окружной поток жидкости, т.е. жидкость вращается вокруг оси аппарата. В эту группу также входят шнековые и ленточные мешалки, которые используются при перемешивании высоковязких сред и волокнистых суспензий.

Кроме перечисленных, существуют специальные конструкции мешалок, например мешалки, создающие большие напряжения сдвига (некоторые типы турбинных мешалок), вибрационные [61, 66], скребковые, барабанные мешалки [61] и т.д. В промышленности используются и мешалки более узкого назначения, например фрезерная мешалка, представляющая собой диск с лопастями в форме зубцов [2, 3, 61]. Применяются также эмалированные мешалки из сплющенных труб с изогнутыми лопастями, называемые иногда импеллерными, использующиеся для перемешивания агрессивных сред.

На протяжении многих лет по-прежнему интенсивными остаются разработка и исследование новых типов перемешивающих устройств, обеспечивающих специальные требования того или иного процесса. В последние годы были разработаны мешалки типа MIG и INTERMIG [2], A310, A315 [2], НЕЗ, EMI, INTERPROP [2], ТТ MIXEL [67], PARAVISC, VISCOPROP, разработанные фирмой ЕСАТО , а также ряд новых профилей лопастей [13,43, 44, 55,68] и диспергирующих устройств[69].

Задача выбора оптимальной конструкции механического перемешивающего устройства возникает при аппаратурном оформлении технологических систем различных производств. Одной из основных проблем при этом является оценка пригодности того или иного перемешивающегося устройства для создания необходимой гидродинамической обстановки и обеспечения требуемого качества перемешивания [64, 70].

При изучении гидродинамики теоретические и экспериментальные исследования касались, главным образом, окружного течения, которое превалирует в аппаратах рассматриваемого типа. Вместе с тем распределение фаз по объему аппарата обеспечивается в значительной степени радиально-осевой циркуляцией, характеристики которой исследовались в меньшей степени. Кроме того, для адекватного описания протекающих в аппаратах с механическим перемешиванием процессов недостаточно информации об изученных ранее осредненных гидродинамических и энергетических характеристиках. Многочисленные наблюдения указывали на значительную роль нерегулярных механизмов переноса [8, 71 -79].

Попытки учета этих механизмов наталкивались на ограниченность экспериментальных возможностей исследователей. В последнее время с появлением современной экспериментальной техники исследования в аппаратах с механическим перемешивающим устройством получили новое развитие. Наиболее полно представлены работы Ниенова, Кресты, Зу, Бурне. Огромное количество материала свидетельствует о том, что наиболее актуальными остаются экспериментальные методы исследования гидродинамических характеристик [21, 22,26, 31, 40,47, 63, 64, 71 - 78, 80 - 94], которые играют определяющую роль в процессах переноса при тепло- и массообмене. Многие из публикаций касались исследований тонкой структуры нерегулярного движения рабочих сред в типовых химико-технологических аппаратах, особенно в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами.

Эти исследования посвящены изучению разнообразных проявлений нерегулярного движения: измерению характеристик турбулентности в различных зонах аппарата [16, 25, 32, 33, 73, 74], анализу влияния макро- и микротурбулентных образований на скорость химических превращений [31, 63, 75, 76, 81, 20, 40, 41], установлению зависимости параметров крупномасштабной турбулентности от габаритов аппарата и конструкции мешалок [18, 24, 77, 82], определению максимального размера капель и пузырей при диспергировании жидкостей и газов [8, 21, 22, 29, 30, 40, 46, 177]. Большое внимание уделено изучению условий возникновения и затухания крупных вихрей [7, 47, 79, 83], а также изучению диссипации турбулентной энергии [9, 44, 78, 84, 85], процессов переноса в закрученном турбулентном потоке [6, 12, 14, 16, 64, 86 - 90], суспендирования твердых частиц [35 - 39, 42, 71, 91 - 93], силового взаимодействия между перемешиваемой средой и внутренними устройствами [80,94].

Анализ указанных работ свидетельствует об актуальности выбранной темы и приводит к следующим важным выводам. Во-первых, интенсивность исследований по сравнению с предшествующим периодом заметно возросла. Этот факт, очевидно, свидетельствует не только о сохранении актуальности данной тематики, но и о неудовлетворительности полученных ранее результатов, которые в большинстве случаев опираются на анализ кривых отклика или измерение дисперсии трассера. Во-вторых, центр тяжести исследований последних лет сместился в сторону изучения отдельных характеристик нерегулярного движения, включая поведение крупных неупорядоченных вихрей, генерацию турбулентности в зоне мешалки и внутренних устройств, ее конвективный перенос в другие области рабочего объема, диссипацию энергии и т. д. Таким образом, можно говорить о качественно ином подходе к изучению процессов в аппаратах с мешалками.

Однако в этих исследованиях рассмотрены лишь частные аспекты нерегулярного движения рабочих сред в аппаратах с мешалками и почти полностью отсутствуют работы, посвященные оценке вклада турбулентных пульсаций различного масштаба в процесс формирования полей концентраций и температур в рабочем объеме аппарата. Между тем, без анализа эволюции нестационарных гидродинамических полей невозможно решение целого ряда технологических задач, таких как приготовление суспензий, эмульсий и растворов с заданной степенью однородности состава, проведение процессов, сопровождающихся химическими реакциями, нагревание или охлаждение гомогенных или гетерогенных сред. Большинство массообменных процессов, проводимых в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами, также сильно зависит от распределения концентрации целевого компонента.

Поэтому диссертация преследовала следующие цели:

- разработка теоретико-экспериментальной методики для описания нестационарных гидродинамических полей с учетом особенностей нерегулярного движения среды в вертикальном аппарате с быстроходной мешалкой, расположенной на оси аппарата; экспериментальное определение основных характеристик нерегулярного движения жидкости в аппарате в режимах развитой турбулентности;

- разработка методики расчета полей концентраций и температур;

- выдача рекомендаций по уточнению выбора режимов проведения непрерывных и периодических процессов перемешивания.

13. Результаты исследования были использованы при расчете промышленного процесса перемешивания в технологической схеме получения 6-водного нитрата кобальта на предприятии ООО «Химреактивсервис». Внесены предложения по изменению существующего регламента данного процесса.

1. Васильцов, Э.А. Аппараты для перемешивания жидких сред Текст.: Справочное пособие. Л.: Машиностроение. Ленинр. Отд-ние, 1979. - 272 с -Библиогр.: с. 265 - 271.

2. Paul, Edward L. Handbook of industrial mixing: science and practice Text. / Edward L., Paul, Victor A. Atiemo-Obeng, Suzanne M. Kresta. New Jersey.: Jhon Wiley & Sons. Inc., Hoboken, 2004. - 1359 p. -ISBN 0-471-26919-0.

3. Брагинский, Л.Н. Перемешивание в жидких средах: Физические основы и инженерные методы расчета Текст. / Л.Н. Брагинский, В.И. Бегачев, В.М. Барабаш. Л.: Химия, 1984. - 336 с. -Изд. №2114.

4. Bin, А.К. Mass transfer in a plunging jetabsorber Text. / A.K. Bin, J.M. Smith // Chem. Eng. Commun. 1982. - V. 15. - p. 367 - 383.

5. Gao, Z. The effect of temperature on the void fraction in gas liquidthreactors Text. / Z. Gao, J.M. Smith, H. Miiller Steinhagen // Proc. 5 symposium on gas - liquid - solid systems. - Melbourne, Australia. - 2001.

6. Gezork, K.M. The transition from homogeneous to heterogeneous flow in a gassed stirred vessel Text. / K.M. Gezork, W. Bujalski, M. Cooke, A.W. Nienow // Chem. Eng. Res. Des. (Trans. Inst. Chem. Eng. A). 2000. -V. 78A. - p. 363 - 370.

7. Kumar, S. Alternative mechanisms of drop breakage in stirred vessels Text. / S. Kumar, R. Kumar, K.S. Gandhi // Chem. Eng. Sci. 1991. -V. 46.-p. 2483-2489.

8. Smith, J.M. The unsparged power demand of modern gas dispersing impellers in boiling liquid Text. / J.M. Smith, Z. Gao, J.C. Middleton // Chem. Eng. J. 2001a. - V. 84. - p. 15 - 22.

9. Zhao, D. Liquid phase mixing times in sparged and boiling agitated reactors with high gas loading Text. / D. Zhao, Z. Gao, H. Mtiller -Steinhagen, J.M. Smith // Ind. Eng. Chem. Res. - 2001. - V. 40. - p. 1482 -1497.

10. Djebbar, R. Numerical computation of turbulent gas liquid dispersion in mechanically agitated vessels Text. / R. Djebbar, M. Roustan, A. Line // Trans IChemE. - 1996. - V. 74. - Part A. - p. 492 - 497.

11. Dream, R.F. Heat transfer in agitated jacketed vessels Text. // Chem. Eng. Jen. 1999. - p. 90 - 96.

12. Fasano, J.B. Advanced impeller geometry boosts liquid agitation Text. / J.B. Fasano, A. Bakker, W.R. Penney // Chem. Eng. Aug. 1994. -p. 110-116.

13. Haam, S.J. Local heat transfer in a mixing vessel using a high -efficiency impeller Text. / S.J. Haam, R.S. Brodkey, J.B. Fasano // Ind. Eng. Chem. Res. 1993. - V. 32. - p. 575 - 576.

14. Strek, F. Experimental determination of the optimal geometry of baffles for heat transfer in agitated vessels Text. / F. Strek, J. Karcz // Chem. Eng. Process. 1991. - V. 29. - p. 165 - 172.

15. Xu, G.J. Gas liquid dispersion and mixing characteristics and heat transfer in a stirred vessel Text. / G.J. Xu, Y.M. Li, Z.Z. Hou, K. Wang // Canad. J. Chem. Eng. - 1997. - V. 75. - №4. - p. 229 - 306.

16. Мартынов Ю.В. Массоперенос в аппарате с мешалкой, осложненный объемной химической реакцией Текст. // ТОХТ. 1998. -Т. 32. - № 1. — с. 60-71.

17. Armenante, P.M. Velocity profiles in a baffled vessel with single simple pitch blade impellers Text. / P.M. Armenante, С. -C. Chou // AIChE J. - 1996. - V. 42. - p. 42 - 54.

18. Bakker, R.A. Design reactors via CFD Text. / R.A. Bakker, A.H. Haidari, L.M. Marshall // Chem. Eng. Prog. 2001. - V. 97. - p. 31 - 39.

19. Baldyga, J. Turbulent mixing and parallel chemical reactions in a pipe: application of a closure model Text. / J. Baldyga, M. Henezka // Recent. Prog. Genie Precedes. 1997. - V. 11. - p. 341 - 348.

20. Baldyga, J. Interaction between Chemical reactions and mixing on various scales Text. / J. Baldyga, J.R. Bourne, S.J. Hearn // Chem. Eng. Sci. 1997. - V. 52. - № 4. - p. 457-466.

21. Bourne, J.R. An improved reaction system to investigate micromixing in high-intensity mixersText. / J.R. Bourne, O.M. Kut, J. Lenzner // Ind. Eng. Chem. Res.- 1992.- V. 31, № 3. p. 949-958.

22. Lee, S.Y. Succeed at gas/liquid contacting Text. / S.Y. Lee, Y.P. Tsui // Chem. Eng. Prog. 1999. - July. - p. 23 - 49.

23. Nienow, A.W. On impeller circulation and effectiveness in the turbulent flow regime Text. // Chem. Eng. Sci. 1997. - V. 52. - p. 2557 -2565.

24. Zipp, R.P. Experimental measurement and simulation of mixing and chemical reaction in a stirred tank Text. / R.P. Zipp, G. K. Patterson // Can. J. Chem. Eng. 1998. - V. 76. - p. 657 - 669.

25. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками Текст. / пер. с польск. под ред. И.А. Щупляка. JL: Химия, 1975. - 384 с. - Изд. № 507.

26. Armenante, P.M. Experimental determination of the minimum agitation speed for complete liquid liquid dispersion in mechanically agitated vessels Text. / P.M. Armenante, Y.-T. Huang // Ind. Eng. Chem. Res.-1992.-V. 31.-p. 1398- 1406.

27. Calabrese, R. V. Coalescence of viscous drops in a stirred dispersion Text. / R.V. Calabrese, A.W. Pacek, A.W.Nienow // Proc. 1993 Inst. Chem. Eng. Research Event. January 1993. - p. 651 - 653.

28. Pacek, A.W. On the structure of turbulent liquid- liquid dispersed flows in an agitated vessels Text. / A.W. Pacek, A.W., A.W. Nienow, I.P.T. Moore // Chem. Eng. Sci.- 1994.- V. 49, № 20. p. 3485-3489.

29. Zhou, G. Correlation of mean drop size with the turbulence energy dissipation and the flow in an agitated tank Text. / G. Zhou, S.M.Kresta // Chem. Eng. Sci. 1998a. - V. 53. - p. 2063 - 2079.

30. Zhou, G. Evolution of drop size distribution in liquid liquid dispersions for various impellers Text. / G. Zhou, S.M.Kresta // Chem. Eng. Sci. - 1998b.-V. 53.-p. 2099-2113.

31. Janssen, J. M-H. Dynamics of liquid liquid mixing: A 2-zone model Text. / J. M-H. Janssen, E.H. Meijer // Polimer Engng. And Sci. -1995.-V. 35.-№22.-p. 1766- 1780.

32. Armenante, P. M. Effect of low off-bottom impeller clearance on minimum agitation speed for complete suspension of solids in stirred tanks Text. / P.M. Armenante, E.U. Nagamine // Chem. Eng. Sci. 1998. - V. 53. - № 9. - p. 1757- 1775.

33. Bakker, A. Effect of flow pattern on solids distribution in a stirred tank Text. / A. Bakker, J.B. Fasano, K.J. Myers // Inst. Chem. Eng. Symp. Ser. 1994. - V. 136. - p. 65 - 72.

34. Rieger, F. Suspension of solid particles Text. / F. Rieger, P. Ditl // Chem. Eng. Sci. 1994. - V. 49. - № 14. - p. 2219 - 2227.

35. Siddiqui, H. Mixing technology for buoyant solids in a nonstandard vessel Text. // AIChE J. 1993. - V. 39. - №3. - p. 505.

36. Ayyappan, B. Suspension of solid particles in turbine agitated contactors Text. / B. Ayyappan, P. Kalaichelvi, T. Murugesan // Bioprocess Engng. 1996.-V. 15.-p. 205-208.

37. Baresi, A.A. Experimental investigation of interaction between turbulent liquid flow and solid particles and its effects on fast reactions Text. // Chem. Eng. Sci.- 1997.- V. 52, № 5. p. 807-814.

38. Guichardon, P. Study of micromixing in a liquid solid suspension in a stirred reactor Text. / P. Guichardon, L. Falk, J. Villermaux //AIChE Symposium Series. 1994. -№299.-V.90.-P. 123 - 130.

39. Rieger, F. Suspension of solid particles Text. / F. Rieger, V. Sinevic // Collect. Czech. Chem. Commun. 1995. - V. 60. - p. 966 - 968.

40. Roman, R.V. Studies on transfer processes in mixing vessels: suspending of solid particles in liquid by modified Rushton turbine agitators Text. / R.V. Roman, R.Z. Todose // Bioprocess Engng.- 1996.- V. 15.- p. 221-229.

41. Nienow A.W. Gas liquid mixing studies: a comparison of Rushton turbines with some modern impellers Text. // Ins. Chem. Eng. -May 1996. - V. 74. -№ A4. - p. 417 - 423. - ISSN 0263 - 8762.

42. Baird M.H.I. Power dissipation and holdup in a gassed reciprocating baffle plate column Text. / M.H.I. Baird, N.V. Rama Rao and P. Stonestreet // Ins. Chem. Eng. - May 1996. - V. 74. - № A4. - p. 463 -470.-ISSN 0263-8762.

43. Bakker, A. How to disperse gases in liquid Text. / A. Bakker, J.M. Smith, K.J. Myers // Chem. Eng. Dec. 1994. - p. 98 - 104.

44. Lam A. Maximum stable drop diameter in stirred dispersion/ A. Lam, A.N. Sathyagal, S. Kumar, D. Ramkrishna// AIChE J.- 1996.- V. 42, № 6.-p. 1547-1552.

45. Соломаха, Г.П. Масштабирование массообмена в системах газ жидкость в аппаратах с механическим перемешиванием Текст. / Г.П. Соломаха, Т.А. Тарасова // ТОХТ. - 1998. - Т. 32. - № 5. - с. 502 - 506.

46. Mdrquez A.L. A novel hydrazine oxidation technique for the determination of kia in gas liquid and gas - liquid - solid reactors Text. / A.L. Marquez, C. Nguyen, G. Wild, N. Midoux // Chem. Eng. Sci. - 1994. -V. 49. - №24 B. - p. 5667 - 5679.

47. Барабаш, B.M. Перемешивание в жидких средах (Обзор) Текст. / В.М. Барабаш, Н.Н. Смирнов // ЖПХ. 1994. - Т. 67. - вып. 2. -с. 196-204.

48. Романков, П. Г. Гидромеханические процессы химической технологии Текст. / П.Г. Романков, М.И. Курочкина Л.: Химия, 1982. -288 с. - Изд. № 1884.

49. Федотов В.В. Исследование и расчет эксцентрично установленных роторов вертикальных аппаратов для перемешивания жидких сред Текст.: дис. . канд. техн. наук :. Л., 1979. - 168 с.

50. Стрейк В. Исследование турбулентного потока жидкости в системе с противоточными мешалками/ В. Стрейк , И. Форшт //Хим. и нефт.маш.- 1996.- № 3,- с. 25-26.

51. Виестур, У. Новые направления в исследовании интенсивности перемешивания и конструировании биореакторов Текст. / У. Виестур, Ю. Ванагс, М. Рикманис // Хим. и нефт. маш-е. 1996. - № 3. - с. 20 -22.

52. Луцко А.Н.Особенности гидродинамики и расчет суспендировая в аппаратах большой вместимости с многовальнымишарнирно закрепленными мешалками: Дис. . канд. техн. наук/ ЛТИ им. Ленсовета. Л., 1987. - 165 с.

53. Тарасов, С.Н. Исследование течения жидкости при перемешивании в многовальном аппарате Текст. / С.Н. Тарасов, И.Н. Карасев, Н.А. Попов, И.А. Дукор//Хим. и нефт.маш. 1991. №9, с.3-4.

54. Соловьев А.В. Об окружной составляющей поля скоростей в сосуде с двумя мешалками Текст. // ТОХТ 1991. т.25. - №2. - с. 288 -291.

55. Дулькина, Н.А. Изучение радиального перемешивания в проточном аппарате вытеснения Текст. / Н.А. Дулькина, А.Б. Голованчиков, Г.В. Рябчук, Е.А. Селезнева // ЖПХ. 2003. - Т. 76. - № 8.-с. 1306- 1308.

56. Кафаров, В.В. Основы массопередачи: учебник для вузов Текст. / В.В. Кафаров. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 1979.- 439 с. Библиогр.: с. 430. - ИБ № 1731.

57. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии Текст. / А.Г. Касаткин. -М.: Химия, 1971.- 784 с.

58. Коган, В.Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии Текст. / В.Б. Коган. Л.: Химия, 1977. - 592 с.- Библиогр.: с. 582 583.

59. Ciofalo, М. Turbulent flow in closed and free-surface unbaffled tanks by radial impellers Text. / Ciofalo,M., A. Brucato, F. Ggrisafi, N. Torraca.//Chem. Eng. Sci.- 1996.- V.51,№ 14.-p. 3557-3573.

60. Montes, J.-L.Velocity field macro-instabilities in an axially agitated mixing vessel Text. / Montes, J.-L., H.-C. Boisson, I. Fort, M. Jahoda // Chem. Eng. J.- 1997.- V. 67.- P. 139-145.

61. Захаров В.П. Нетрадиционный способ получения однородных высокодисперсных суспензий Текст. / В.П. Захаров, К.С. Минскер, И.В. Садыков, А.А. Бернин, Ю.Б. Монаков // ЖПХ. 2003. - т.76. -вып.8.-с. 1302- 1305.

62. Мацеевич, Б.В. Эффективная мешалка для проведения процесса суспендирования Текст. / Б.В. Мацеевич, В.П. Яковенко // Хим. и нефт. маш-е. 1993. - № 5. - с. 1-3.

63. Baudou, С. 3-D hydrodynamics generated in a stirred vessel by a multiple-propeller system Text. / C. Baudou, C. Xuereb, J. Bertrand // Can. J. Chem. Eng. 1997. - V. 75. - p. 653 - 663.

64. Fentiman, N.J. A novel profiled blade impeller for homogenization of miscible liquid in stirred vessels Text. / N.J. Fentiman, N.S. Hill, K.C. Lee, G.K. Paul, M. Yianneskis // Trans. IChemE. 1998. - V. 76. - Part A. -p. 835 - 842.

65. Tatterson G.B. Fluid mixing and gas dispersion in agitated tanks Text. / McGrow Hill, New York. - 1991.

66. Малыгин, E.H. Выбор конструкции механического перемешивающего устройства вертикального емкостного аппарата Текст. / Е.Н. Малыгин, С.В. Карпушкин, Н.Н. Афанасьева // Хим. пром. 2004. - Т. 81. - № 5. - с. 253 - 259.

67. Барабаш В.М. Применение аппаратов с перемешивающими устройствами для перемешивания высококонцентрированных суспензий Текст. / Барабаш В.М., Брагинский J1.H., Козлова Е.Г. // ТОХТ. 1990.- Т. 24, № 1.- С. 63-68.

68. Дукор И.А. Определение скоростей течения жидкости при перемешивании в аппаратх квадратного сечения Текст. / Дукор И.А., Васильев А.С., Попов Н.А., Тарасов С.Н. // Хим. и нефт.маш. 1992. -№11. -с.6-7.

69. Караев Р.А. Об одном способе описания неполноты смешения // ТОХТ,- 1990.- Т. 24. № 5.- С. 700 - 702.

70. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов Текст. / под ред. и с доп. М.Г.Слинько; пер. с англ. М.: Химия, 1969.-624 с.

71. Placek, J. Turbulent flow in stirred tanks. Part I: Turbulent flow in the turbine impeller region Text. / Placek, J., L.L. Tavlarides // AIChEJ.-1985.- V. 31, №7.-p. 1113-1120.

72. Bourne, J.R. Micromixing and fast chemical reactions in a turbulent tubular reactor Text. / Bourne, J.R., G. Tovstiga // Chem. Eng. Res. Des.- 1988,- V. 66, № l.-p. 26-32.

73. Rice, R.W. The role of micromixing in scale-up of geometrically similar batch reactors Text. / Rice, R.W., R.E. Baud // AIChE J.- 1990.- V. 36, №2.-p. 293-298.

74. Bakker, R.A. Time dependent turbulent mixing and chemical reactions in stirred tanks Text. / R.A. Bakker, J.B. Fasano // AIChE Sym. Ser. 1990. - V. 90. - № 299. - p. 70 - 77.

75. Jaworski, Z. An LDA study of the turbulent flow field in a baffled vessel agitated by an axial, down-pumping hydrofoil impeller Text. / Jaworski, Z., A.W. Nienow, K.N. Dyster // Can. J. Chem. Eng.- 1996.- V. 74/ № 2 - p. 3-15.

76. Valerio, S., M. Vanni, A.A. Barresi. Contribution of different turbulent scales to mixing and reaction between unpremixed reactants Text. / Valerio, S., M. Vanni, A.A. Barresi. // Chem. Eng. Sci. 1994. - V.49. -24 В.-p. 5159-5174.

77. Das, P.K. Prediction of maximum stable diameter of viscous drops in a turbulent dispersion Text. // Chem. Eng. Technol.- 1996.- V. CAPut!'.-p. 39-42.

78. Heim, A. Diameters of gas bubbles generated by self- aspirating mixers Text. / Heim, A., E. Rzysky, J. Stelmach // Chem. And biochem.-Quartll, 1997.- V. 3.-p. 143-146.

79. Distelhoff, M.F. Scalar mixing measurements in batch operated stirred tanks Text. / Distelhoff, M.F., A.J. Marquis, J.M. Nouri, J.H. Whitelaw. // Canadian J. Chem. Eng.- 1997.- V. 75. № 8. - p. 641-652.

80. Nienow, A.W. An experimental study to characterize imperfect macromixing in a stirred semibatch reactor Text. / Nienow, A.W., S. M. Drain, A.P. Boyes, K.J. Carpenter // Ind. Eng. Chem. Res.- 1997.- V. 36. № 8.-p. 2984-2989.

81. Zhou, G. Impact of tank geometry on the maximum turbulence energy dissipation rate for impellers Text. / Zhou, G., S.M. Kresta // AIChEJ.- 1996.- V. 42. № 9.- p. 2476-2490.

82. Kresta S.M. The flow field produced by a pitched blade turbine: Characterization of the turbulence and estimation of the dissipation rate Text. / Kresta S.M., P.E. Wood // Chem. Eng. Sci.- 1993.- V. 48.- p. 1761.

83. Zhou, G. Distribution of energy between convective and turbulent flow for three frequently used impellers Text. / Zhou, G., S.M. Kresta // Ins. Chem. Eng., Trans IChemE.- April, 1996.- V. 74, Part A.- p. 379-389.

84. Ермаков A.C. Особенности перемешивания жидких сред при высоких скоростях диссипации энергии Текст. / Ермаков А.С., Веригин А.Н. //Хим. и нефт. маш-е.-1996.-ЖЗ,- с. 13-14.

85. Мошинский А.И. Трехмерная диффузионная модель тепломассообмена при интенсивном перемешивании Текст. // ТОХТ.-1998.- Т. 32.-№3.- с. 237-246.

86. Jahoda, М. Homogenization of liquids in tanks stirred by multiple impellers Text. / M. Jahoda und V. Machon // Chem. Eng. Technol. 1994. -V. 17.- p. 95-101.

87. Jenne, M. Modellierung und simulation der dreidimensionalen, turbulenten stomung in Ruhrkesselreaktoren Text. / Jenne, M., M. Reuss // Chem. -Ing. Tech.- 1996,- V. 68. № 3.- p. 295-299.

88. Демьянова, E.M. Исследование гидродинамических характеристик некоторых типов механических мешалок Текст. : дис. канд. техн. наук / ЛТИ им. Ленсовета. Л., 1969. - 209 с.

89. Костин, Н.М. Исследование гидродинамики процесса перемешивания взвесей пропеллерными мешалками Текст. : дис. . канд. техн. наук / ЛТИ им. Ленсовета. Л., 1957. - 204 с.

90. Bakker A. Pinpoint mixing problems with lasers and simulation software Text. / Bakker A., Fasano J.B., Leng D.E.// Chemical engineering.-January 1994.- p. 94-100.

91. Mishra, V.P. Flow generated by a disk turbine: Part IV: Multiple impellers Text. / V.P. Mishra, J.B. Joshi // Trans IChemEng. 1994. - V. 72.-Part A.-p. 657-669.

92. Alcamo, R. Large-eddy simulation of turbulent flow in an unbaffled stirred tank driven by a Rushton turbine Text. / R. Alcamo, G. Micale, F. Grisafi, A. Brucato, M. Ciofalo // Chem. Eng. Sci. 2005. - V. 60.-p. 2303-2316.

93. Campolo, M. Time-dependent flow structures and Lagrangian mixing in Rushton-impeller baffled-tank reactor Text. / M. Campolo, F. Sbrizzai, A. Soldati // Chem. Eng. Sci. 2003. - V. 58. - p. 1615 - 1629.

94. Montante G. An experimental study of double-to-single-loop transition in stirred vessels Text. / Montante G., Lee K.C., Brucato A. andYianneskis M. // The Canadian journal of chemical engineering. August 1999.-V.77.-p.649-659.

95. Barresi A. Solid dispersion in an agitated vessel Text. / Barresi A., Baldi G. // Chem. Eng. Sci.- 1987.- Vol. 42. № 12.- p. 2949-2956.

96. Луцко А.Н. Нерегулярное движение среды в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами Текст. / А.Н. Луцко, Э.А. Павлова; Ред. Ж. Прикл. химии РАН. СПб., 2006. - 18 с. - Библиогр.: с. 14- 18.-Деп. в ВИНИТИ. № 1532-В 2006 от И. 12.06.

97. Павлова Э.А. Изучение параметров нерегулярного движения фаз при механическом перемешивании Текст. / Э.А. Павлова // Сборник трудов МНК ММТТ 17. - Кострома, 2004. - Т.9. - С. 97 - 98.

98. Марцулевич Н.А. Эволюция поля концентрации в аппаратах с механическим перемешиванием Текст. / Н.А. Марцулевич, Э.А. Павлова, А.Н. Луцко // Сборник трудов МНК ММТТ 17. - Кострома, 2004.-Т.З.-С. 176- 177.

99. Cui, Y. Q. Compartment mixing model for stirred reactors with multiple impellers Text. / Y.Q. Cui, R.G.J.M. Van Der Lans, H.J. Noorman and K.Ch.A.M. Luiben// Tmns IChemE.- March 1996.- vol. 74. part A, p. 261-271.

100. Jaworski, Z. CFD study of homogenization with dual Rushton turbines comparison with experimental results Text. / Z. Jaworski, W. Bujalski, N. Otomo and A.W. Nienow// Trans IChemE.- April 2000.- vol. 78, part A.- p. 327-333.

101. Павлова Э.А. Компьютерная обработка видеосъемки визуализированных потоков жидкости в аппаратах с мешалкой Текст. / Э.А. Павлова, Ф.Н. Луцко, А.Н. Луцко, Н.А. Марцулевич // Сборник трудов МНК ММТТ 19. - Воронеж, 2006. - Т.8. - С. 72 - 73.

102. Луцко А.Н. Обработка параметров визуализированных потоков жидкости в аппарате с мешалками Текст. / А.Н. Луцко, Э.А. Павлова, Н.А. Марцулевич // Сборник трудов МНК ММТТ 17. - Кострома, 2004. - Т. 10. -С. 102- 103.

103. Хинце И.О. Турбулентность, ее механизм и теория Текст. / под ред. Т.Н. Абрамовича; пер. с англ. О.В. Яковлевского. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963.-680 с.

104. Рейнольде А.Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях Текст. / пер. с англ. И.А. Шеренкова и А.П. Нетюхайло. -М.: Энергия, 1979.-408 с. Библиогр.: с. 397 - 400. - Изд. № 1947.

105. Турбулентность. Принципы и применение Текст. ; под ред. У. Фроста, Т. Моулдена; перевод с англ. В.В. Альтова, В.И. Пономарева, А.Д. Хонькина; авт. вступ. ст. академик В.В. Струминский. М.: Мир, 1980. - 535 с. - Изд. № 20/0272.

106. Бусройд, Р. Течение газа со взвешенными частицами Текст. / Р. Бусройд; под ред. З.Р. Горбиса; пер. с англ. B.C. Данилина, Ф.Е. Спокойного. М.: Мир, 1975. - Изд. № 20/8128.

107. Melling, A. Tracer particles and seeding for particle image velocimetiy Text. // Meas. Sci. Technol. 1997. - V. 8(12). - p. 1406 -1416.

108. Coy, С. Гидродинамика многофазных систем Текст. / С. Coy. пер. с англ. B.C. Данилина, Г.Н. Николаева, Г.В. Циклаури под ред. М.Е. Дейча.-М.: Мир, 1971.-417 с.

109. Sheng, J. Validation of CFD simulations of a stirred tank using particle image velocimetiy data Text. / J. Sheng, H. Meng, R.O. Fox // Can. J. Chem. Eng. 1998. - V. 76. - p. 611 - 625.

110. Bivolaru, D. Image processing for interferometric Mie and Rayleigh scattering velocity measurements Text. / D. Bivolaru, M.V. Otugen, A. Tzes, G. Papadopoulos // AIAA J. 1999. - V. 37(6). - p. 688 -694.

111. Soloff, S. M. Distortion compensation for generalized stereoscopic particle image velocimetiy Text. / S. Soloff, R.J. Adrian, Z.C. Liu // Meas. Sci. Technol. 1997.-V. 8(12).-p. 1441 - 1454.

112. Guezennec, Y.G. Algorithms for fully automated three-dimensional particle tracking velocimetiy Text. / Y.G. Guezennec, R.S. Brodkey, N.T. Trigue, J.C. Kent // Exp. Fluids. 1994. - V. 17. - p. 209 -219.

113. Keane, R.D. Super-resolution particle image velocimetiy Text. / R.D. Keane, R.J. Adrian, Y. Zhang // Meas. Sci. Technol. 1995. - V. 6. - p. 754-768.

114. Schaffer, M. Detailed LDV measurements for visualization of the flow field within a stirred-tank reactor equipped with a Rushton turbine Text. / M. Schaffer, M. Hofken, F. Durst // Chem. Eng. Res. Des. 1997. -V. 75. -p. 729-736.

115. Tokumaru, P.T. Image correlation velocimetry Text. / P.T. Tokumaru, P.E. Dimotakis // Exp. Fluids. 1995. - V. 19(1). - p. 1 - 15.

116. Guillard, F. New image analysis method for the study of mixing patterns in stirred tanks Text. / F. Guillard, C. Tragardh, L. Fushs // Can. J. Chem. Eng. 2000. - V. 78. - p. 273 - 285.

117. Глинский, B.A. Экспериментальное исследование некоторых гидродинамических характеристик системы жидкость твердое Текст. / В.А. Глинский, И.О. Протодьяконов, Н.А. Марцулевич // ЖПХ. - 1979. -Т. П.-№8.-с. 1786- 1789.

118. Глинский, В. А. Экспериментальное исследование крупномасштабных пульсаций псевдоожиженного слоя твердое Текст. / В.А. Глинский, И.О. Протодьяконов, Ю.Г. Чесноков // ЖПХ. 1980. -Т. 53.-№ 11.-с. 2466-2471.

119. Марцулевич, Н.А. Исследование турбулентного перемешивания фаз в системе жидкость твердое тело Текст. / Н.А. Марцулевич, И.О. Протодьяконов, П.Г. Романков // ЖПХ. - 1980. - Т. 53.-№2.-с. 358-363.

120. Pacek, A.W. A video technique for the measurement of the dynamics of liquid liquid dispersions during phase inversion Text. / A.W. Pacek, I.P.T. Moor, A.W. Nienow, R.V. Calabrese // AIChE J. - 1994. - V. 40.-p. 1940-1949.

121. Nagase Y. Semi-direct simulation of flow in turbulent transition in a vessel with paddle impeller Text. / Nagase Y., Nakamura K., Nouzawa T. and Shiojima T. // AIChE Symposium Series. 1995. №305. - V.91. - p. 88 -94.

122. Бакрунов, Ф.О. Голографический метод определения поля скоростей дисперсной фазы двухфазного потока Текст. / Ф.О. Бакрунов, О.Н. Ертанова, И.А. Лепешинский // Изв. АН СССР. Сер. Механика жидкости и газа. 1980. - № 1.-е. 182- 184.

123. Тачков С.А. ЛДИС с оптиковолоконным зондом для измерения скорости газовых пузырей в газожидкостных потоках Текст. // ТОХТ. 1990. -т.24. - №2. - с. 149 - 153.

124. Шутеев, В.Я. Измерение параметров турбулентности в аппарате с мешалкой лазерным анемометром Текст. / В.Я. Шутеев, В.И. Смирнов, В.Н. Соловей, В.Ф. Воловод // ТОХТ. т. 14. - С. 148 -150.

125. Чесноков, Ю.Г. Исследование движения твердой фазы псевдоожиженного слоя с помощью метода двухпроекционной скоростной рентгеносъемки Текст. / Ю.Г. Чесноков, И.О. Протодьяконов, В.А. Глинский // ЖПХ. 1981. - Т. 54. - № 2. - с. 456 -459.

126. Марцулевич, Н.А. О связи между характеристиками хаотического движения фаз в двухфазных дисперсных потоках Текст. / Н.А. Марцулевич, И.О. Протодьяконов, П.Г. Романков // ЖПХ. 1983. -Т. 56. - № 8. - с. 1910-1912.

127. Митропольский, А.К. Техника статистических вычислений Текст. / А.К. Митропольский. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М. : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1971. - 576 с. -Библиогр.: с. 564 - 576.

128. Schafer, М. Detailed LDV measurements for visualization of the flow field within a stirred tank reactor equipped with a Rushton turbine Text. / M. Schafer, M. Hofken, F. Durst // Ins. Chem. Eng. - 1997. - V. 75. -Part A.-p. 729 - 736.

129. Абиев Р.Ш. Вычислительная гидродинамика и тепломассообмен. Введение в метод конечных разностей Текст. : Учебное пособие. СПб.: Изд-во НИИХимии СПбГТУ. - 2002. - 576 с. -ISBN 5-230-09650-0.

130. Mavros, P. Quantification of the performance of agitators in stirred vessels: Definition and use of an agitation index Text. / P. Mavros, C. Baudou // Trans. IChemE. 1997. - V. 75. - Part A. - p. 835 - 842.

131. Nienow, A.W. On impeller circulation and mixing effectiveness in the flow regime Text. // Chem. Eng. Sci. 1997. - V. 52. - №15. - p. 2557 -2565.

132. Bowen, R.L. Agitation intensity: key to scaling up flow -sensitive liquid systems Text. / R.L. Bowen, Jr.Tensco // Chem. Eng. -1985.-V.18.-p. 159- 168.

133. Xu, Y. CFD prediction of stirred tank flows Text. / Y. Xu, G. McGrath // Ins. Chem. Eng. 1996. - V. 74. - Part A. - p. 471 - 478.

134. Chudacek, M.W. Solids suspension behavior in profiled bottom and flat bottom mixing tanks Text. // Chem. Eng. Sci. 1985. - V. 40. - №3. -p. 385-392.

135. Механические перемешивающие устройства Текст. : РД 2601 -90-85.- Взамен РТМ 26-01 -90-76 ; введ. 1986-01 -01.

136. Aderangi N. Coalescence of single drops at a liquid liquid interface in the presence of surfactants / polymers Text. / N. Aderangi, D.T. Wasan // Chem. Eng. Commun. - 1995. - V. 132. - p. 207 - 222.