автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Скорость диссипации энергии при перемешивании газожидкостных сред в двухроторном аппарате

003063334

На правах рукописи

ИГНАТЬЕВ Михаил Альбертович

СКОРОСТЬ ДИССИПАЦИИ ЭНЕРГИИ ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СРЕД В ДВУХРОТОРНОМ АППАРАТЕ

05 17 08 - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1 4 ИЮН 2007

2007

003063934

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»

Научный руководитель -Официальные оппоненты -

Ведущая организация -

доктор технических наук, профессор, Веригин Александр Николаевич

доктор технических наук, профессор, Доманский Игорь Васильевич, кандидат технических наук Леонтьев Владимир Савельевич

ОАО «ВНИИНефтехим», Санкт-Петербург

и К30

Защита диссертации состоится <¥~Ь » ЦЮЩ? 2007 г. в /<Э час на заседании диссертационного совета Д 212.230 06 при Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете) по адресу 190013, Санкт-Петербург, Московский пр , 26

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

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

Автореферат разослан « МАЛ 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета к ф-м н, доцент ■* Ю Г. Чесноков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы.

Модернизация современных производств химической, нефтехимической, пищевой и фармацевтической промышленности требует внедрения высокоинтенсивных аппаратов с механическим подводом энергии взамен аппаратов колонного типа

На кафедре МАХП СПбГТИ(ТУ) разработана конструкция высокоэффективного двухроторного аппарата способного обеспечить большую интенсивность перемешивания за счет высокой скорости диссипации механической энергии при ее достаточно равномерном распределении по рабочему объему

Такой аппарат менее материалоемок, требует меньших производственных помещений, его использование делает производства более гибкими, способными к изменению номенклатуры выпускаемой продукции

Активному внедрению аппарата препятствовало отсутствие методики расчета мощности и скорости диссипации энергии, учитывающей особенности геометрии аппарата

Разработанная в диссертации методика позволила завершить создание комплексного инженерного расчета двухроторного аппарата

Предложенная методика основывается на определении скорости диссипации механической энергии в аппарате при заданном гидродинамическом режиме Такой подход объясняется тем, что с одной стороны, скорость обменных процессов и скорость смешения напрямую связаны со скоростью диссипации механической энергии в аппарате, т е определение скорости диссипации энергии при заданном гидродинамическом режиме становится определяющим для технологического расчета аппарата, с другой стороны, значение требуемой скорости диссипации энергии определяет мощность, потребляемую аппаратом, и таким образом дает возможность сделать экономическую оценку целесообразности применения той или иной конструкции аппарата

Цель работы.

Целью данной работы является создание физико-математической модели гидродинамических процессов протекающих в двухроторном аппарате и построение на ее основе единой научно-обоснованной методики расчета мощности, потребляемой на перемешивание газожидкостных сред, учитывающей особенности геометрии двухроторного аппарата и завершающей создание методики комплексного расчета двухроторного аппарата

Научная новизна.

Предложена физико-математическая модель гидродинамических процессов протекающих в роторных аппаратах, опирающаяся на элементы теории диссипативных структур В рамках которой показано, что при любых значениях Ле в аппаратах одновременно присутствуют область слоистого течения, в которой реализуются слоистый механизм диссипации механической энергии и область вихревого течения, в которой соответственно, реализуется вихревой механизм диссипации механической энергии Соотношение между ними определяется коэффициентом, являющимся функцией Ке и критерия геометрического подобия Г

Предложена форма критерия геометрического подобия, дающего возможность использовать единую методику расчета для двухроторных аппаратов различной геометрии, дано теоретическое обоснование пределов изменения значений этого критерия. Предложен критерий эффективности двухроторных аппаратов, который может быть использован при оптимизации

Предложена методика оптимизации геометрических параметров двухроторных аппаратов

Практическая значимость.

Создана экспериментальная установка для исследования скорости диссипации энергии в двухроторных аппаратах при различных режимах течения

В результате проведенных экспериментов определены параметры предложенной физико-математическая модели и подтверждена ее адекватность

Опираясь на предложенную модель, разработана методика комплексного инженерного расчета двухроторного аппарата.

Аппараты рассмотренной конструкции могут быть применены в ряде современных технологий таких как- газоочистка, нефтепереработка, производство спирта, производство силикатного стекла, диспергирование пигментов, производство чернил для струйных принтеров, синтез антибиотиков

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры "Машины и аппараты химических производств" Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета), на всероссийской научно-технической конференции VII ВНТК «Современные промышленные технологии» (Нижний Новгород, 2006), на международной научно-

практической конференции «Перспективные разработки науки и техники -2006» (Белгород, 2006), на политехническом симпозиуме 2006 года «Молодые ученые - промышленности северо-западного региона» (Санкт-Петербург, 2006) по Материалам конференции опубликованы тезисы докладов.

Публикации.

По теме диссертация опубликовано шесть работ.

Объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов но работе, списка литературы и приложений. Материал диссертации изложен на 154 страницах (из них 23 - приложения), содержит 46 рисунков, 86 формул и сп исок литературы из 148 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность и практическая значимость теми, определены цель Я основные направления исследований.

В нервоИ главе. Проведен анализ основных факторов, влияющих на интенсивность обменных процессов.

Показано, что наибольшая интенсивность массообмена достигается в роторных аппаратах, где взаимодействие фаз происходит- в поле Центробежных сил при интенсивном перемешивании газо жидкости о го слоя, с развитой И быстро обновляемой межфазной поверхностью, наряду с принудительным током жидкости от одной ступени контакта к другой.

Рисунок 1 - Конструкция двухроторного аппарата С этой точки зрения проведен анализ существующих роторных

массообменных аппаратов, показаны преимущества предложенной конструкции двухроторного аппарата (рисунок 1), его высокая эффективность и ее связь со скоростью диссипации энергии.

Отсутствие методики расчета скорости диссипации энергии, а следовательно, и мощности потребляемой на перемешивание газожидкостных сред определило исследовательскую задачу, создание единой научно обоснованной методики расчета мощности двухроторного аппарата основанной на расчете скорости диссипации энергии

Во второй главе описаны традиционные методики расчета мощности в аппаратах с перемешивающими устройствами, в частности наиболее распространенная методика расчета, использующая критерий мощности

Показана невозможность использования данной методики для двухроторного аппарата в связи с невыполнением условий ее применимости. известное поле скоростей, малые размеры перемешивающего устройства по сравнению с размерами аппарата, воронка не открывающая перемешивающее устройство

Сделан обзор основных подходов к теоретическому анализу гидродинамики роторных аппаратов полуэмпирического, статистического, качественного, численного и представления турбулентности как гетерогенной системы

На основании описанных подходов предложена полуэмпирическая качественная физико-математическая модель гидродинамических процессов протекающих в роторных аппаратах, опирающаяся на элементы теории диссилативных структур

Предлагаемая модель основывается на качественном исследовании гидродинамики роторных аппаратов, которая дает возможность утверждать, что при любых значениях В.е в аппаратах одновременно присутствуют область слоистого течения, в которой реализуются слоистый механизм диссипации механической энергии и область вихревого течения, в которой соответственно, реализуется вихревой механизм диссипации механической энергии

Область слоистого течения при малых значениях Яе соответствует практически всему объему аппарата, за исключением отдельных неровностей и шероховатостей, где будут образовываться вихри.

С увеличением числа Ке образуются вихревые структуры, постепенно старающиеся занять весь объем аппарата, но в любом случае в реальных аппаратах остаются зоны слоистого течения, например в застойных зонах, у неподвижной стенки, на оси тонкого ротора, при локальной реализации поршневого течения и т д

Эти утверждения были подтверждены следующим экспериментом, два диска прозрачный и непрозрачный, помещенные в прозрачную камеру, вращались в ньютоновской жидкости (воде), содержащей алюминиевую

пудру. Частота вращения дисков с осп ветствовала как ламинарному, так и турбулентному режиму при этом наблюдалось

перераспределение вихревой и слоистой области течения, но полностью ни одна из них не исчезала ни при каких режимах течения (рисунок 2),

а) б) в)

Рисунок 2 - Качественная картина течения ньютоновской жидкости между двумя коаксиально вращающимися цилиндрами

а) - ламинарный режим, б) - от ламинарного к турбулентному, в) - от турбулентного к ламинарному.

Соотношение объеме® занимаемых областями вихревого и слоистого течения определяет соотношение между слоистым и вихревым механизмами диссипации энергии, наиболее удобным представляется описать такое соотношение коэффициентом, зависящим от И.е и некоего геометрического параметра Г.

Предлагаемый коэффициент к определяет отношение объема занимаемого вихревой областью к объему всего аппарата. Всю механическую энергию диссииирующую в аппарате е можно представить в ииде суммы энергии диссширую£ЦвЙ по слоистому механизму ес,вй и энергии дисси пирую щей по вихревому механизму е„,1Хр, с весами определяющимися коэффициентом к, то есть можно записать

0)

Очевидно, к стремится к нулю при Яе = 0 и стремиться к единице при Ко, стремящимся к бесконечности, а при переходном режиме описывать некую произвольную кривую.

Наиболее простым и очевидным представляется описание коэффициента к с помощью функции Лапласа.

1 (2) 1 ' \ 2а )

где * = Яй Г;

Аргументом данной функции является произведение числа Яе и критерия геометрического подобия, параметром симметрии (суть математическим ожиданием) очевидно должен быть Кекр, так как именно он соответствует точке перегиба кривой, а на основании "правила За" можно предположить, что левая ветвь графика должна быть равна именно

Зс, то есть а =

В числитель центробежного критерия Ке должен входить геометрический комплекс, соответствующий характерному размеру в квадрате, такой комплекс удобно представить в виде произведения зазора к в степени а и диаметра В в степени р Причем сумма аир должна равняться двум, то есть (3 = 2 - а

Таким образом, критерий Ле, отвечающий аппаратам с разной геометрией, можно представить в следующем виде

= (3)

V

или с помощью несложных преобразований Ке* = Яе.Г

V

<4>

Степень а, входящая в критерий геометрического подобия Г, нормализует конкретные конструкции аппаратов и позволяет перейти к универсальной модельной зависимости

Важно отметить, что конструкции аппаратов могут отличаться главным образом конструкцией контактных устройств

При моделировании скорости диссипации энергии было бы удобно перейти к безразмерной форме уравнения (1) Деля мощность, приходящуюся на одну ступень на объем ступени и плотность обрабатываемой среды (те массу ступени) получаем удельную скорость диссипации энергии (Вт/кг) Затем для приведения ее к безразмерной форме, исходя из соображений размерности, ее необходимо разделить на

комплекс Тогда связь мощности и безразмерной скорости диссипации

энергии определяется следующим соотношением

N_

е =-з~> (5)

2 V г тФ к-о ~ И к

где г - число ступеней

Выражение для первого слагаемого уравнения (1) - безразмерную удельную скорость диссипации энергии при слоистом течения еслой можно получить на основании того факта, что при ламинарном режиме, природа течения, возбуждаемого рабочими дисками аппарата, аналогична природе течения возбуждаемого диском, вращающемся внутри кожуха Скорость распределяется между вращающимся диском и стенками неподвижного кожуха так же, как и при течении Куэтта Мощность на валу диска в кожухе

.. л:со2[ай4

N = 2Мю = —

Переходя к рассмотрению течения между дисками в аппарате, заменяем угловую скорость частотой вращения, зазор между диском и кожухом - высотой ступени, выражая высоту ступени через диаметр дисков, объединяя все константы в один коэффициент и переходя к безразмерной форме, получаем следующие выражения

п2уР*

„ Ъ Ке2

аюй ,, V3 V2 V2

В-И р —г-

Тогда первое слагаемое уравнения (1) - безразмерную удельную скорость диссипации энергии слоистого течения можно представить как

еслой=А Ке*2, (6)

где А - эмпирический коэффициент

Для описания второго слагаемого - вихревой составляющей как нельзя лучше подходит теория локально-изотропной турбулентности А Н Колмогорова, являющаяся в настоящее время наиболее полной в теоретическом плане и подтвержденной практическими результатами

Согласно этой теории турбулентность представляет собой иерархию вихрей различных масштабов, в которой вихри данного масштаба возникают в результате потери устойчивости более крупных вихрей, заимствуя у них энергию и, в свою очередь, теряя устойчивость, порождают вихри меньшего масштаба, которым передают свою энергию

От вихрей с большими масштабами энергия переходит в пульсации с меньшими масштабами, при этом, практически не изменяя своей

величины Можно считать, что образуется непрерывный поток энергии от крупно- к мелкомасштабным турбулентным образованиям

Кинетическая энергия переходит в тепло, в самых мелкомасштабных вихрях При этом стационарность потока обеспечивается внешним источником (перемешивающим устройством), непрерывно передающим энергию крупномасштабному движению

Вследствие хаотичности такой передачи энергии ориентирующее влияние среднего течения должно ослабляться при каждом переходе к более мелким возмущениям Несмотря на то, что среднее течение и наиболее крупномасштабные вихри реальных турбулентных течений, вообще говоря, анизотропны, статисшческий режим мелкомасштабных пульсаций можно считать изотропным

Кинетическая энергия непосредственно переходит в тепло в вихрях, в которых силы инерции равны силам вязкого трения, то есть при числе Рейнольдса близкому единице

v

где Uскорость пульсаций,

V- кинематическая вязкость, Х- масштаб вихрей

Удельная скорость диссипации энергии е* в вихрях масштаба X

V3 2

£* = v—Re/ А4 °

Установить взаимосвязь между значением е* и пространственно усредненной по аппарату скорости диссипации энергии £ можно, воспользовавшись понятием о фрактальной размерности поля диссипации энергии

Число образований N*, в которых непосредственно происходит диссипация энергии е*, может отличаться от максимально возможного числа образований Ne масштаба к Очевидно, ч то Ne =(L/~k)3 Величина А^* зависит от фрактальной размерности d поля диссипации энергии. Считая поле диссипации энергии в роторном аппарате монофрактальным, можно

записать, что Ne* — (L /X)d Тогда усредненная по всему течению скорость диссипации энергии будет N *

Учитывая, что

и

путем несложных преобразований можно получить зависимость, связывающую удельную скорость диссипации энергии с фрактальной размерностью

.3 , X 12

V

£^

Яе2)"^ (7)

Из полученного выражения видно что £ — ЫеЗ только в том случае, если фрактальная размерность поля диссипации энергии равняется евклидовой размерности потока (й=3), что в аппаратах химических производств реализуется редко

На основании выражения (7) второе слагаемое уравнения (1) -безразмерную удельную скорость диссипации энергии вихревого течения можно представить как

ч 12

евЫхр=Ие*2>7-и (8)

Мощность при перемешивании во всем аппарате определяется как функция скорости диссипации энергии определенной по уравнению (1)

v3 v3

N -е г М = е г р л С2 к = е г р л V3 £>-1, (9)

П2к ИИ

где е — скорость диссипации энергии, 2 - количество ступеней в аппарате,

М - масса обрабатываемой газожидкостной системы, на одну ступень контакта фаз,

р - плотность газожидкостной системы, V — кинематическая вязкость газожидкостной системы, В третьей главе описаны проведенные экспериментальные исследования Для проведения экспериментов была создана установка (рисунок 3)

Были исследованы аппараты различной геометрии на разных режимах работы (малый барботаж, средний барботаж, интенсивный барботаж, капельный режим) В качестве модельных жидкостей были использованы вода и глицерин

При капельном режиме гидродинамические свойства газожидкостных систем определялись исходя из аддитивной модели, при барботаже расчет велся по жидкости с учетом ее газосодержания.

. =¡0,38 + 0,62 ехр| ^

МШ4) е, (10)

где G ~ газосодержание, п - частота вращения, D - диаметр аппарата

1 - роторный аппарат, 2 - выпрямитель ВСА-111К; 3 - комплект измерительный К505, 4 - электродвигатель, 5 - тахогенератор Д1-М, 6 -тахометр TMNo, 7 - заглушка, 8 - диафрагма, 9, 10 - дифманометры, 11, 14 - вентили, 12 - бак, 13 - насос, 15 - расходомер; 16 - измерительная емкость

В результате обработки экспериментальных данных и подбора значений а, удалось получить единую модельную кривую со значениями параметров А = 5 105, ReKp = 1,5 105, о = '/з ReKp = 5 10s, у = М = 3.

Ситуация когда и <¿-»3 соответствует однородной изотропной турбулентности, наблюдаемой, например, сразу за решеткой Полученный результат свидетельствует о очень высокой интенсивности перемешивания, достигаемой в исследуемом аппарате

Последующий анализ подобранных значений степени а в зависимости от отношения h/D показал существование характерной степенной зависимости

где а - эмпирический коэффициент.

Полученный результат позволяет описывать аппарат единой зависимостью при установке в него разного количества дисков.

Коэффициент а (будем называть его константой аппарата) зависит от конструкции контактных элементов и масштаба аппарата, попытки его теоретического обоснования можно считать неконструктивными. Данный коэффициент можно использовать как критерий эффективности при разработке контактных устройств и оптимизации конструкции аппарата (чем а меньше, тем эффективней аппарат).

е

1,0 Е+й 1 .ОЕ+20 1.0Е+1У 1ЛЕ-+18 1ДЕ+Г? 1.0Е+16 ьок+и 1.0Р.+1-1 1.0Е+13 1.0Е+12 1.0Е+11 1.0Е-И0 КОЕ-К»

3.0Е403

ЦЕЮ1

ЦЕ-Й32

I К+05

1-ЕЮб

07

* 15 МЬ ЗЗБоьа-ЕЭЗД*}; (ервдащ

— ^ОДЬ-ь

■ В»л10Гпи1;«11н-Зщцуя;срти1й бгрботьч;;

■ Вед - -¡млеший раввф 14 Водь рсякм)

• ида Ь Ю Вщц - вэд^х (щядай режк) г- и гбФй ЗЬВом-

Б л [иВода - Есздук ^шпьн 5ар5этяж)

¡ОЬвда-Ьуздук (лнгжекщьй бароотаж)

ЭЭСИ ЮГлсдер!-^ ■ барбос)

ЕЙ11) (ОГ^фи-вЭДЙЙйтвошаьй барита) БВОЬ -зкдух Г^апгльньй реки.ч>

и № Ь !5 Вода - Воздух ¡ипетькьй р(ЖИМ) 10Воде - Бмдуя (тгпьдыа режиг^

Рисунок 4 - График зависимости скорости диссипации энергии е от Кс*

В результате предлагаемую модель можно свести к следующей системе уравнений

N - е-1 ■ т

Ке* =

пЫ

_

I ^^ )) ■ | Т

I

] ЙЕ+39 ---- . -г-

е ,

1.0К+П

1.0ЕМ6

; пен*

Рисунок 5 - График зависимости скорости диссипации энергии с от Ие*.

переходный режим

к 1

08 ОЙ 04

0.2

0

1 Е+ И

! Е+05

Ер

1.Е+06

Рисунок 6 -

График зависимости коэффициента к от

Важным достижением является то, что одна модель хорошо описывает область ламинарный режим работы аппарата, переходный режим и область развитой турбулентности, этот факт определяет научную новизну и практическую значимость модели На рисунках 5 и 6 хорошо видна связь между изменением характера течения и коэффициентом описывающим перераспределение объемов занимаемых слоистыми и вихревыми течениями.

Адекватность модели подтверждается анализом ошибок

-10 -15 -20

20 15 10 Л

0

1 00¿+00 1 00Е+01 1. ООЕНС 1 00Е+СВ 1 ОвВШ ЫЙЕ+65 1.(МЁ+.0б 1 ОСИ

о

<5

о <3?

О О

» о

0

о о

:+о?

Рисунок 7 - График относительной ошибки

Среднеквадратичная ошибка между экспериментальными данными и значениями, вычисленными по модельной зависимости, составила 0,04.

В четвертой главе даны рекомендации по практическому использованию результатов исследования

Предложена методика расчета мощности при перемешивании газожидкостных сред в двухроторном аппарте, основанная на определении скорости диссипации энергии

Для расчета по предлагаемой методике требуется предварительное экспериментальное определение константы аппарата

Определение константы аппарата основывается на определении мощности затрачиваемой на перемешивание в аппарате при известном гидродинамическом режиме Проще всего такой эксперимент сделать на водопроводной воде

После определения константы аппарата расчет становиться предельно простым

Далее представлен полный алгоритм расчета мощности

1 Экспериментальное определение Ы, Вт

т

производитель

3 Вычисление Яе*, соответствующего вычисленному значению е,

численным подбором параметра уравнения

-Ф1Ке*-15 |°11) 5 1С Ке*^*-1 5 1°5 I• Яе*3

7 07 104 )) ^ 7 07 104

или снятие значение с графика

<Д

потребитель

4 Вычисление константы аппарата а

В , Г Яе*

I* 1очЫ

5 Вычисление Ле* соответствующего интересующему значению Яе

•йуЛ

Яе* = Яе

о)

1 - Ф

6 Вычисление скорости диссипации энергии Ые* -15 105

7 07 10"

5 Ю5 Ке* » +Ф] Ке* -1 5 1 Ке*3

7 07-Ю4

7 Вычисление мощности N. Вт

N - е г т

Вък

Рисунок 8 - Блок-схема алгоритма расчета мощности

Далее описан алгоритм оптимизации двухроторного аппарата

1 Экспериментальное определение КГ, Вт

2. Вычисление скорости диссипации энергии е

N

ГУН

3 Вычисление Яе*, соответствующего вычисленному значению е, численным подбором параметра уравнения гКе*-1 5 105 VI - ,„5 - ^ ^(5 105

е-| 1-Ф| 11 5 Ю5 ^е*2 +Ф| Ке*3

^ ^ 7 07 104 )) { 7 07 104 ;

или снятие значение с графика

<Д

4 Вычисление константы аппарата а

П5 , ГКе*^

5 Сравнение полученного значения а с предыдущими, чем а меньше тем эффективнее аппарат

Рисунок 8 - Блок-схема алгоритма оптимизации двухроторного аппарата

Приведенный выше алгоритм основывается на определении константы аппарата, которая нами рассматривается как интегральный критерий эффективности Она определяет скорость диссипации энергии в аппарате при заданном гидродинамическом режиме, а, следовательно, и скорость обменных процессов и интенсивность перемешивания

Использование такого критерия значительно удешевляет оптимизацию, так как отпадает необходимость в непосредственном экспериментальном определении эффективности тепло- массообмена или интенсивности перемешивания

Далее приведен комплексный расчет аппарата при капельном режиме работы Даны рекомендации по конструктивному оформлению аппарата

Приведен комплексный расчет аппарата при барбатажном режиме работы на примере расчета абсорбции выхлопных газов дизель-генераторных установок при внедрении двухроторного аппарата фирмой ОАО «Гипрогазоочистка» Предложено компоновочное решение установки двухроторных аппаратов и конструкция дополнительных контактных элементов

Внедрение двухроторного аппарата показало, что он выгодно отличается от альтернативных аппаратов тем, что, обладая малым гидростатическим сопротивлением, позволяет очищать выхлопные газы, не обладающие большим гидростатическим напором

Опыт внедрения аппарата доказывает, что предложенная методика расчета позволяет сделать полный расчет двухроторного аппарата и вести научно обоснованную оптимизацию его конструктивных параметров

Результаты исследований могут быть использованы в научной и проектной деятельности, при создании новых и анализе существующих образцов роторных аппаратов

ВЫВОДЫ

1 В результате анализа способов интенсификации массообмена, при перемешивании газожидкостных сред и анализа существующих конструкций роторных аппаратов

- доказана эффективность конструкции модельного аппарата,

- показана неприменимость существующих методик расчета мощности для двухроторного аппарата,

- предложен подход к расчету скорости диссипации энергии в двухроторном аппарате

2 В результате теоретических исследований создана физико-математическая модель гидродинамических процессов протекающих в роторных аппаратах, опирающаяся на элементы теории диссипативных структур, модель отличается тем, что единая зависимость описывает все режимы работы аппарата,

- предложена форма критерия геометрического подобия, дающего возможность использовать единую методику расчета для двухроторных аппаратов различной геометрии,

- предложен критерий эффективности двухроторных аппаратов, который может быть использован при оптимизации его конструктивных параметров

3 Создана экспериментальная установка для исследования скорости диссипации энергии в двухроторных аппаратах при различных режимах течения

4 В результате проведенных экспериментов определены параметры предложенной модели и подтверждена ее адекватность.

5 Опираясь на предложенную модель, разработана научно обоснованная методика инженерного расчета мощности затрачиваемой на перемешивание газо-жидкостных сред в роторном аппарате

6 Завершено создание методики комплексного расчета аппарата

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1 Веригин А Н, Игнатьев М А, Перемешивание жидких сред при больших диссипациях мощности Экология энергетика экономика (выпуск VII), радиационная, химическая и экономическая безопасность Межвуз сб науч тр -С-Пб Изд-во Менделеев, 2003, - С 166-176

2 Веригин А Н, Пелевин А В , Игнатьев М.А. Модель диссипации мощности Машины и аппараты энергонасыщенных материалов и изделий. Межвуз сб науч тр - СПб Изд-во СПбГТЩТУ), 2006 - С 41

3 Веригин А.Н, Федоров В Н, Игнатьев М А Скорость диссипации энергии при перемешивании газо-житкосных сред в двухроторном аппарате СПб Вестник Санкт-Петербургского института государственной противопожарной службы МЧС Росси №4 (15), 2006, С 103-109

4 Игнатьев М А Критерий эффективности роторных аппаратов -Материалы всероссийской научно-технической конференции VII ВНТК «Современные промышленные технологии» - Нижний Новгород Диалог, 2006, С 7

5 Игнатьев МА Диссипация мощности в аппаратах роторного типа Машины и аппараты энергонасыщенных материалов и изделий Межвуз сб науч тр - СПб Изд-во СПбГТЩТУ), 2006 - С 47

6 Игнатьев М А Способ определения эффективности роторных аппаратов - Материалы всероссийской научно-технической конференции VII ВНТК «Современные промышленные технологии» - Нижний Новгород Диалог, 2006, С 6

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ а - константа аппарата, й - фрактальная размерность течения, В -диаметр ротора, е - безразмерная скорость диссипации энергии, еслой -безразмерная скорость диссипации энергии по слоистому механизму, евихр - безразмерная скорость диссипации энергии по вихревому механизму, А -зазор междисковый, к - коэффициент определяющий отношение слоистой и вихревой составляющих в процессе диссипации энергии, Ь -характерный линейный размер, т, а - параметры функции Лапласа, описывающей коэффициент к, - число образований вихрей, Ыв* -максимально возможное число образований вихрей, А - эмпирический коэффициент входящий в выражение для слоистого механизма диссипации

энергии, N - мощность, Ке - критерий Рейнольдса, Кекр - критическое значение Ие, Ие* - приведенный критерий Рейнольдса, а - параметр критерия геометрического подобия Г, Г - критерий геометрического подобия, е - скорость диссипации энергии, X - масштаб вихрей, о -параметр функции Лапласа, описывающей коэффициент к, р - плотность среды, о - кинематическая вязкость, Ф - функция Лапласа

23 05 07 г Зак 115-75 РТП ИК «Синтез» Московский пр , 26

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ ГАЗ ЖИДКОСТЬ

1.1 Способы интенсификации тепло- и массообмена в газожидкостных системах

1.2 Конструкции роторных аппаратов

1.3 Предлагаемая конструкция двухроторного аппарата

1.4 Постановка задачи исследования

2 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ

2.1 Традиционный подход к расчету мощности при перемешивании

2.2 Предпосылки теоретического анализа гидродинамики перемешивания

2.3 Предлагаемая модель гидромеханических процессов проходящих в двухроторном аппарате

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Описание экспериментальной установки

3.2 Методика проведения исследований

3.3 Экспериментальное исследование скорости диссипации энергии

3.4 Скорость диссипации энергии вносимой потоком газа

3.5 Определение значений констант предлагаемой модели

4 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Методика расчета мощности

4.2 Использование модели при оптимизации конструкции аппарата

4.3 Комплексный расчет аппарата при капельном режиме

4.4 Комплексный расчет аппарата при барботажном режиме

ВЫВОДЫ

В современных химической, нефтехимической, пищевой и фармацевтической отраслях промышленности наблюдается переход от массообменных аппаратов колонного типа к аппаратам с механическим подводом энергии. Особо широкое применение здесь нашли роторные массообменные аппараты способные обеспечить большую интенсивность перемешивания за счет высокой скорости диссипации механической энергии при ее достаточно равномерном распределении по рабочему объему.

Такие аппараты менее материалоемки, требуют меньших производственных помещений, их использование делает производства более гибкими и легко развертываемыми. Обладая сравнительно небольшой массой, они не требуют специально подготавливаемых фундаментов, что является важным преимуществом в условиях северной нефтедобычи. Следует отметить, что только в роторных аппаратах достигается необходимая для большинства современных нанотехнологий степень диспергирования фаз, например, в производстве чернил для струйных принтеров или при синтезе антибиотиков.

Скорость обменных процессов и скорость смешения напрямую связаны со скоростью диссипации механической энергии в аппарате, поэтому определение скорости диссипации энергии при заданном гидродинамическом режиме становится определяющим для технологического расчета аппарата.

В свою очередь, значение требуемой скорости диссипации энергии определяет мощность, потребляемую аппаратом, и таким образом дает возможность сделать экономическую оценку целесообразности применения той или иной конструкции аппарата.

Нами предлагается методика расчета скорости диссипации энергии и мощности для предлагаемой конструкции высокоэффективного двухроторного аппарата [87], учитывающая особенности его геометрии. Эта методика и предлагаемый критерий эффективности могут быть использованы при оптимизации двухроторного аппарата.

Цель работы.

Целью данной работы является создание физико-математической модели гидродинамических процессов протекающих в роторных аппаратах, построение на ее основе единой научно-обоснованной методики расчета мощности, потребляемой на перемешивание, учитывающей особенности геометрии двухроторного аппарата и завершение создания методики комплексного расчета двухроторного аппарата.

Научная новизна.

Предложена физико-математическая модель гидродинамических процессов протекающих в роторных аппаратах, опирающаяся на элементы теории диссипативных структур. В рамках которой, показано, что при любых значениях Re в аппаратах одновременно присутствуют область слоистого течения, в которой реализуются слоистый механизм диссипации механической энергии и область вихревого течения, в которой соответственно, реализуется вихревой механизм диссипации механической энергии. Соотношение между ними определяется коэффициентом, являющимся функцией Re и критерия геометрического подобия Г.

Предложенная модель отличается тем, что единая зависимость описывает ламинарный, переходный и турбулентный режимы работы аппарата.

Разработан критерий геометрического подобия Г, дающий возможность использовать единую методику расчета для двухроторных аппаратов различной геометрии, дано теоретическое обоснование пределов изменения значений этого критерия.

Предложена методика расчета мощности двухроторных аппаратов различной геометрии.

Предложен алгоритм оптимизации двухроторных аппаратов.

Практическая значимость.

Создана экспериментальная установка для исследования скорости диссипации энергии в двухроторных аппаратах при различных режимах течения.

В результате проведенных экспериментов определены параметры предложенной физико-математическая модели и подтверждена ее адекватность.

Опираясь на предложенную модель, разработана методика расчета мощности и создана методика комплексного инженерного расчета двухроторного аппарата.

Результаты исследований, представленные в диссертации, могут быть использованы для моделирования и расчета двухроторных аппаратов.

Предложенный алгоритм позволяет вести научно-обоснованную оптимизацию конструкции двухроторного аппарата.

Аппараты рассмотренной конструкции могут быть применены в ряде современных технологий таких как: газоочистка, нефтепереработка, производство спирта, производство силикатного стекла, диспергирование пигментов, производство чернил для струйных принтеров, синтез антибиотиков.

Результаты исследований внедрены и используются ОАО «Гипрогазоочистка» (Санкт-Петербург).

выводы

1. В результате анализа способов интенсификации массообмена, при перемешивании газожидкостных сред и анализа существующих конструкций роторных аппаратов:

- доказана эффективность конструкции модельного аппарата;

- показана неприменимость существующих методик расчета мощности для двухроторного аппарата;

- предложен подход к расчету скорости диссипации энергии в двухроторном аппарате.

2. В результате теоретических исследований создана физико-математическая модель гидродинамических процессов протекающих в роторных аппаратах, опирающаяся на элементы теории диссипативных структур, модель отличается тем, что единая зависимость описывает все режимы работы аппарата;

- предложена форма критерия геометрического подобия, дающего возможность использовать единую методику расчета для двухроторных аппаратов различной геометрии;

- предложен критерий эффективности двухроторных аппаратов, который может быть использован при оптимизации его конструктивных параметров.

3. Создана экспериментальная установка для исследования скорости диссипации энергии в двухроторных аппаратах при различных режимах течения.

4. В результате проведенных экспериментов определены параметры предложенной модели и подтверждена ее адекватность.

5. Опираясь на предложенную модель, разработана научно обоснованная методика инженерного расчета мощности затрачиваемой на перемешивание газо-жидкостных сред в роторном аппарате.

6. Завершено создание методики комплексного расчета аппарата.

1. Application of RTD for Measuring Dispersion Coefficient and Velocity

2. Zhang Tongwang,Wang Tiefeng Dept Chem Eng, Tsinghua University Sciencepaper Online 2005-11-25. P. 1 4.

3. Churchill S.W. New and overlooked relationships for turbulent flow inchannels. // Chem. Eng. Technol. 1990. - 13, № 3. - P. 264-272.

4. Coles D. Transition in circular Couette flow. // J. Fluids Mech. 1965. -V.21.-№3.-P. 385-425.

5. Computing orientation distribution and rheology of turbulent fibersuspensions flowing through a contraction Lin Jianzhong, Dept.of Mechanics, Zhejiang University, Sciencepaper Online 2006-02-27. P. 1-3.

6. Computing orientation distribuyion and rheology of turbulent fibersuspension flowing through a contraction Dept.of Mechanics, Zhejiang University, Sciencepaper Online 2006-02-27. P. 1-5.

7. Corrsin S. Outline of some topics in homogeneous turbulent flow. // J.

8. Geophys. Res. 1959. - V.64. - № 12. - P.1234-2150.

9. Development of tip clearance flow downstream of a rotor blade with coolantinjection from a tip trench. 1990. - V.68. - P. 189-194.

10. Exact statistical theory of isotropic turbulence Ran zheng, Sciencepaper

11. Online 2006-01-12.-P. 1-3.

12. Experimental analysis and evaluation of the mass transfer process in a tricklebed reactor. J.D.Silva; F.R.A.Lima; C.A.M.Abreu; A.Knoechelmann. Braz. J. Chem. Eng. vol.20 no.4 Sao Paulo Oct./Dec. 2003 P. 23 32.

13. Incropera F.P., DeWitt D.P. Fundamentals of heat and mass transfer. NY.:

14. John Wiley & Sons, 2001. 981 c.11. von Karman Th. On laminar and turbulent friction. NACA Report № 793

15. Washington: NACA TM, 1946. P. 204 210.

16. KawaseY., Muo-YoungM. Mass transfer at a free surface in stired tantbioreactjrs. // Trans, I Chem E. 1990. - V.68. - P. 189-194.

17. KirschbaumE. Neues aus der Rektifiziertechnik. // Zeitschrift VDJ6.1956. Bd. 98, № 32. - S. 1797-1804.

18. Kuthan K., Broz Z. Mass transfer in liquid films during absorption. Part 1:

19. Comparison of mass transfer models with experiments. // Chem. Eng. and Process. 1989. - V. 24, № 4. - P. 221-231.

20. LamontJ. C., Scott D. S. Energy-Determined Model of Mass Transfer. // A. I. Ch. E. J. 1970. - V. 16, № 513. - P. 235-238.

21. Lennemann E. Aerodynamic aspects of disk files. IBM Journal of Researchand Development 18(6) 1974. P. 480 - 488.

22. Meek R. L. Mean Period of Fluctuations Near the Wall in Turbulent Flows //

23. A. I. Ch. E. J. 1972. - № 18, July. - P. 854-855.

24. Meier W. Sulzer columns for rectification and absorption. // Sulzer Technical

25. Review. 1979. - № 2. - P. 46-61.

26. Pinczewski W. V., Sideman S. A model for mass (heat) transfer in turbulenttube flow. Moderate and high Schmidt (Prandtl) numbers. // Chem. Eng. Sci. -1974.-№29.-P. 1969-1979.

27. Power Input Measurement from temerature Rise Data in Mechanically

28. Agitated contactors. N.C. Panja and D. Phaneswara Rao. Chemical Engineering Research and Design Volume 71a, 1993. P. 112 - 140.

29. Study on the dynamic stability and bifurcation of labyrinth seal-asymmetric rotor system FuQiang Xia,ChangQing Bai,QingYu Xu, Sciencepaper Online 2005-05-12 P. 1-5.

30. Surface Effects in a Rotating Disk Contactor. Prof. J.T. Daveis, Ph.D., D.Sc., M.A. (member), I.M.Ritghie, M.A., and D.C. Southward, M.A. Chemical Engineering Research and Design Volume 38a. 1960. P. 67 - 80.

31. Taylor R. J. The dissipation of kinetic energy in the lowest layers of theatmosphere. // Quart. J. Roy. Met. Soc. 1952. - V.78. - № 336. - P. 179185.

32. The Gas-Liquid Mass Transfer Coefficient (kLa) in the Gas-Liquid Multistage Agitated Contactor (MAC). B.B. Breman, A.A.C.M. Beenackers, M.J. Bouma and M.H. Van Der Werb, Chemical Engineering Research and Design Volume 74a, 1996. P. 157 - 168.

33. The three-dimensional numerical aerodynamics of a movable block burner.

34. TJ.Fudihara; L.Goldstein Jr.; M.Mori. Braz. J. Chem. Eng. vol.20 no.4 Sao Paulo Oct./Dec. 2003 P. 50 54.27. . Townsend A.A. The mechanism of entrainment in free turbulent flow. // J.

35. Fluid Mech. 1966. - V.26. - № 4. - P. 689-715.

36. Vivian J. I., Brian P. L. Т., KrukonisV. J. The Influence of Gravitational

37. Forces on Gas Absorption in a Packed Column. // A. I. Ch. E. Journal. -1965.-V. 11, №6.-P. 1088-1091.

38. Wave Concept in the Theory of Hydrodynamical Dispersion a Maxwell

39. Type Approach. K.R. Westerterp (fellow), A. K. Kronberg, A.H. Benneker and V.V. Dilman, Chemical Engineering Research and Design Volume 74a, 1996. P. 115-134.

40. Абиев Р.Ш. Вычислительная гидродинамика и тепломассообмен, СПб.:

41. Изд-во НИИХимии СПбГУ, 2002. 576 с.

42. А.с. 1212450 СССР, МКИ В01 D3/30. Тепломассообменная колонна./

43. А.с. 1599036 СССР, МКИ В01 D3/30. Роторная массообменнаяколонна. / Ю. Г. Нечаев, Е. М. Михальчук, М. А. Шепидько, Н. С. Щербакова (СССР).- №4611372/31-26; Заявл. 01.12.88; Опубл. 15.10.90; Бюл. №38.-3 с.

44. А.с. 1606137 СССР, МКИ В01 D3/30. Роторная массообменнаяколонна. / Ю. Г. Нечаев, Е. М. Михальчук, А. В. Овсюков, Н. С. Щербакова (СССР). №464479/31-26; Заявл. 01.12.88; Опубл. 15.11.90, Бюл. №42.-4 с.

45. А.с. 1801541 СССР, МКИ В01 D3/30. Роторный тепломассообменныйаппарат. / А. Е. Рабко, А. И. Ершов, В. А. Марков, В. К. Волков (СССР). № 4917104/26; Заявл. 05.03.91; Опубл. 15.03.93; Бюл. № 10. -4 с.

46. А.с. 768410 СССР, МКИ В01 D3/30. Роторная массообменная колонна. /

47. В.Р.Ручинский, Б.А.Турнов, Ю.Т.Нечаев и др. (СССР). № 2676217; Заявл. 23.10.78; Опубл. 07.10.80, Бюл. № 37. - 2 е., ил.

48. Аношин И. М. Об энергии динамического состояния поверхностимассопередачи в роторных аппаратах. // Изв. вузов. Пищевая технология. 1962. - №6. - С. 105-108.

49. Аношин И. М., Малин В. Н. Массообмен в ректификационныхаппаратах роторного типа и методика их расчета. // Изв. вузов. Пищевая технология. 1966. - №6. - С. 117-121.

50. Балабудкин М. А., Голобородкин С. И., Шулаев Н. С. Об эффективностироторно-пульсационных аппаратов при обработке эмульсионных систем. // ТОХТ. 1990. - Т. 24, № 4. - С. 502-508.

51. Батунер JI. М., Позин М. Е. Математические методы в химическойтехнике. 6-е изд. - Л.: Химия, 1971. - 823 с.

52. БельцерИ. И., Кочергин Н. А., ОлевскийВ. М. Эффективностьрегулярной пакетной гофрированной насадки. // III Всесоюзная конференция по теории и практике ректификации. Северодонецк: б. и., 1973.-Ч. 2. Секция 3-5.-С. 131-135.

53. Беннетт К. О., Майерс Дж. Е. Гидродинамика, теплообмен имассообмен. / Пер. с англ. М. Г. Ассмус и В. М. Ентова; Под ред. Н. И. Гельперина и И. А. Черного. М.: Недра, 1966. - 726 с.

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

55. Брагинский JI. Н., Павлушенко М. С. О массопередаче в аппаратах сперемешивающими устройствами. // ЖПХ. 1965. - Т. 38, № 6. -С. 1290-1295.

56. Броунштейн Б. И., Фишбейн Г. А. Гидродинамика, массо- и теплообменв дисперсных системах. JL: Химия, 1977. - 280 с.

57. Броунштейн Б. И., Щеголев В. В. Гидродинамика, массообмен итеплообмен в колонных аппаратах. JL: Химия, 1988. - 335 с.

58. Васильцов Э.А., Ушаков В.Г. Аппараты для перемешивания жидкихсред. Справочное пособие. JL: Машиностроение, 1979 - С. 272.

59. Венциль Е.С. Теория вероятности. М.: ГИФМЛ, 1962 - 564 с.

60. Веригин А. Н., Ермаков А. С., Шашихин Е. Ю. Диссипация энергии ифрактальная размерность турбулентных потоков. // ЖПХ. 1995. -Т. 68,№6.-С. 982-986.

61. Веригин А.Н., Игнатьев М.А., Перемешивание жидких сред прибольших диссипациях мощности. Экология энергетика экономика (выпуск VII), радиационная, химическая и экономическая безопасность. Межвуз. сб. науч. тр. С-Пб.: Изд-во Менделеев, 2003.

62. Веригин А.Н., Пелевин А.В., Игнатьев М.А. Модель диссипациимощности. Машины и аппараты энергонасыщенных материалов иизделий: Межвуз. сб. науч. тр. СПб.: Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2006. -С.41.

63. Веригин А.Н., Федоров В.Н., Игнатьев М.А. Скорость диссипацииэнергии при перемешивании газо-житкосных сред в двухроторном аппарате СПб.: Вестник Санкт-Петербургского института государственной противопожарной службы МЧС Росси №4 (15), 2006, С. 103-109.

64. Возникновение турбулентности в пограничном слое. Качанов Ю.С. и др.-Новосибирск: Наука, 1982. 151 с.

65. Галаган Н. К., Никитин И. С. Исследование разбрызгивающих роторов.

66. Проблемы химического машиностроения. М.: ЦИНТИнефтехим, 1968.-С. 32-33.

67. Гелперин Н. Н., Пебалк В. JL, Костанян А. Е. Структура потоков иэффективность колонных аппаратов химической промышленности. -М.: Химия, 1977.-261 с.

68. Гнилуша И. И. Гидродинамика и массопередача в роторно-импульсномаппарате: Диссерт. на соискание ученой степени к-та. техн. наук. / СПбГТИ(ТУ). СПб., 1995. - 193 с.

69. Голоскоков Д.П. Уравнения математической физики. Решение задач всистеме Maple. СПб.: Питер, 2004. - 538 с.

70. Григорьев Ю.Н., Левинский В.Б., Яненко Н.Н. Гамильтоновы вихревыемодели в теории турбулентности // Числ. методы механики сплош. среды.: Сб. науч. тр. Новосибирск, 1982. - Т.13 - №3. - С. 13-28.

71. Грошев А. П. Технический анализ. М.: Госхимиздат, 1958. - 432 с.

72. Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессовтепло- массообмена (Процессы переноса в движущейся среде). М.: Высшая школа, 1967. - 303 с.

73. Джозеф Д. Устойчивость движения жидкости. М.: Мир, 1981. - 638с.

74. Дорфман J1.A. Гидродинамическое сопротивление и теплоотдачавращающихся тел. М: Физматгиз, 1960. - 320 с.

75. Елеец Е.П., Новоселова А.Э., Полуэктов П.П. In situ определениефрактальной размерности аэрозольных частиц / УФН. 1994. - Т.64. -№9. - С. 959-967.

76. Ермаков А. С. Перемешивание жидких сред в роторных аппаратах прибольших скоростях диссипации энергии: Диссерт. на соискание ученой степени к-та. техн. наук / СПбГТИ(ТУ). СПб., 1996. - 177 с.

77. Жигулев В.Н., Тумин A.M. Возникновение турбулентности.

78. Динамическая теория возбуждения и развития неустойчивостей в пограничных слоях. Новосибирск: Наука, 1987. - 292 с.

79. Заявка на изобретение 95119933 Россия, МКИ В 01 D 3/30. Вихревойтепломассообменный аппарат для мокрой пылеочистки / Петров В.И. и др. (RU) № 96121838/25 Заявл. 1995.11.23; Опубл 1997.10.27.

80. Заявка на изобретение 96121838 Россия, МКИ В 01 D 3/30. Роторнаяректификационная колонна / Шафрановский А.В. (RU) № 96121838/25 Заявл. 1996.11.11; Опубл 1999.01.20.

81. Заявка на изобретение 99109318 Россия, МКИ В 01 D 3/30. Роторныйраспылительный аппарат / Сорокопуд А.Ф. (RU) № 99109318/12 Заявл. 1999.04.29; Опубл 2001.02.27.

82. Зимин А. И., Юдаев В. Ф. Абсорбция диоксида углерода водой вроторном аппарате с модуляцией потока. // ТОХТ. 1989. - Т. 23, № 5. -С. 673.

83. Игнатьев М.А. Диссипация мощности в аппаратах роторного типа.

84. Машины и аппараты энергонасыщенных материалов и изделий: Межвуз. сб. науч. тр. СПб.: Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2006. - С.47.

85. Игнатьев М.А. Исследование скорости диссипации энергии в роторныхаппаратах. Материалы конференций политехнического симпозиума. СПб.: Изд-во Политехи. Ун-та 2006, С. 117 - 119.

86. Игнатьев М.А. Критерий эффективности роторных аппаратов

87. Материалы всероссийской научно-технической конференции VII ВНТК «Современные промышленные технологии» Нижний Новгород: Диалог, 2006, С. 7.

88. Игнатьев М.А. Способ определения эффективности роторных аппаратов- Материалы всероссийской научно-технической конференции VII ВНТК «Современные промышленные технологии» Нижний Новгород: Диалог, 2006, С. 6.

89. Интенсивные колонные аппараты для обработки газов жидкостями. /

90. Под общей ред. Э. Я. Тарата. Д.: Изд-во. ЛГУ, 1976. - 240 с.

91. Кантвелл Б.Дж. Организованные движения в турбулентных потоках. //

92. Вихри и волны: Пер. с англ.; Под ред. В.Н. Николаевского. М.: Мир, 1984.-С. 9-79.

93. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии:

94. Учеб. для хим.-технол. спец. вузов. 9-е изд. - М.: Химия, 1973. - 750 с.

95. Кафаров В. В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1972. - 494с.

96. Колмогоров А. Н. Рассеяние энергии при локально изотропнойтурбулентности. // Докл. АН СССР. 1941. - Т.32, № 1. - С.19-21.

97. Колмогоров А. Н. Уравнения турбулентного движения несжимаемойжидкости. // Изв. АН СССР. Сер. физ. - 1942. - Т. 6, № 1. - С. 56-58.

98. Кантвелл Б.Дж. Организованные движения в турбулентных потоках. //

99. Вихри и волны: Пер. с англ.; Под ред. В.Н. Николаевского. М.: Мир, 1984.-С. 9-79.

100. Костанян А. Е. Диспергирование в колоннах с внешним подводамэнергии. // ТОХТ. 1985. - Т. 19, № 4. - С. 568-571.

101. Ларсен Р.У. Инженерные расчеты в Excel. М.: Вильяме, 2002. - 544 с.

102. Ландау Л. Д., ЛифшицЕ. М. Теоретическая физика: В 10 т. Т. 6:

103. Гидродинамика. М.: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 736 с.

104. Лебедев С. Н. Веригин А. Н. Гидравлическое сопротивление колонногоаппарата с перфорированными контактными элементами. // ЖПХ. -1999.-Т. 72,№6.-С. 1032-1034.

105. Лебедев С. Н. Гидродинамика и массообмен в роторно-барботажномаппарате. // Сборн. тез. докл. научно-техн. конф. аспирантов СПбГТИ(ТУ), посвященной памяти М. М. Сычева. СПб.: Издательство СПбГТИ(ТУ), 1997. - С. 137.

106. Лебедев С. Н. Гидродинамика и массообмен в двухроторном аппарате для обработки систем газ-жидкость: Диссерт. на соискание ученой степени к-та. техн. наук / СПбГТИ(ТУ). СПб., 2000. - 174 с.

107. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. 2-е изд., перераб. идоп. М.: Физматгиз, 1959. - 699 с.

108. Лозовой А. С., Бреднев В. М., Александровский А. А. Роторныймассообменный аппарат с рециркуляцией жидкой фазы. // Труды КХТИ. 1973. - вып. 5. - С. 75-83.

109. Лоскутов А.Ю., Михайлов А.С. Введение в синергетику. М.: Наука. Гл.ред. физ.-мат. лит., 1990. 272 с

110. Луканин А. В., Соломахин Г. П. Гидродинамика течения и массопереносв продуваемом закрученном слое жидкости. // ТОХТ. 1988. - Т. 22, № 4.-С. 435-441.

111. Львов B.C., Предтеченский А.А. Поэтапный переход к турбулентности втечении Куэтта. // Нелинейные волны. Стохастичность и турбулентность. Горький: ИПФ АН СССР, 1980. - С. 57-77.

112. Монин А. С., Яглом А. М. Статистическая гидромеханика (теориятурбулентности). Т. 1. СПб.: Гидрометиоиздат, 1992. - 693 с.

113. Мун Ф. Хаотические колебания: Вводный курс для научных работникови инженеров: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 312 с.

114. Николаев В. С. Вертикальный роторный аппарат для проведенияфизикохимических процессов между газами и жидкостями. // Материалы межвузовской конференции по машинам и аппаратам диффузионных процессов. Казань, 1961. - С. 263-269.

115. Николаевкий В.Н. Пространственное осреднение и теориятурбулентности // Вихри и волны: Сб. статей. Пер. с англ. М: Мир, 1984.-С. 266-330.

116. Олевский В. М., Ручинский В. Р. Роторно-пленочные тепло- имассообменные аппараты. М.: Химия, 1977. - 208 с.

117. Олемской А.Н., Флат А.Я. Использование концепции фрактала в физикеконденсировнной среды // УФН. 1993. - Т. 163. - № 12. - С. 1-50.

118. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсупроцессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов / Под ред. П. Г. Романкова. 10-е изд., перераб и доп. - Л.: Химия, 1987.-576 с.

119. Пат. 16204388 Советский Союз, МКИ В 01 D 3/30. Роторныймассообменный реактор/ М.П. Хусточкин и др. №4441841/31-26 Заявл.15.06.88; Опубл 07.11.90; Бюл. № 41.- 3 с.

120. Пат. 1623679 Советский Союз, МКИ В 01 D 3/30. Тепломассообменный аппарат / В.Ю. Шкарупа и др. №93017246/26 Заявл. 31.03.93; Опубл 30.01.91; Бюл. №4.-3 с.

121. Пат. 1678410 Советский Союз, МКИ В 01 D 3/30. Контактноеустройство для тепло-массообменного аппарата / В.И. Сиренко и др. №4781028/26 Заявл. 11.01.90; Опубл 23.09.91; Бюл. № 35.- 3 с.

122. Пат. 1818137 Советский Союз, МКИ В 01 D 47/16. Устройство длямокрой очистки газа / И.К. Ковнеров, В.И. Лунев и И.В. Комаровский. №4901764/26 Заявл. 11.01.91; Опубл 30.05.93; Бюл. №20.- 3 с.

123. Пат. 1828406 Советский Союз, МКИ В 01 D 3/30. Устройство для реализации процесса массопередачи / Колин Рэмшоу, Роджер Говард Мэллисон (GB). №2929445/26 3аявл.30.05.80; Опубл 15.07.93; Бюл. № 26.-3 с.

124. Пат. 1837944 Советский Союз, МКИ В 01 D 47/16, 45/14 . Устройстводля мокрой очистки газа / Л.И. Пятыхин, В.Н. Грехнев и А.В. Петренко. №5005609/26 Заявл. 02.07.91; Опубл 30.08.93; Бюл. № 32.-Зс.

125. Пат. 2009685 Россия, МКИ В01 D3/30. Роторная массообменнаяколонна. / Ю. Г. Нечаев, Г. П. Есипов, К. В. Малашихин, А. Ю. Нечаев (Россия) № 4945948/26; Заявл. 18.06.91; Опубл. 30.03.94; Бюл. № 6. -Зс.

126. Пат. 2020997 Россия, МКИ В 01 D 3/30, В 01 F 3/04 . Устройство длясмешения двухфазных потоков / Г.П. Солмаха и др. №5031519/26 Заявл. 25.07.91; Опубл 15.10.95; Бюл. № 19.- 3 с.

127. Пат. 2032442 Россия, МКИ В01 D3/30. Тепломассообменный аппарат. / А.Г.Басс №5006986/26; Заявл. 29.10.91; Опубл. 10.04.95; Бюл. № 10.-3 с.

128. Пат. 2056892 Россия, МКИ В 01 D 3/30. Роторно-винтовой экстрактор /

129. М.В. Клыков и др. №93017246/26 Заявл. 31.03.93; Опубл 27.03.96; Бюл. №9.-3 с.

130. Пат. 2081658 Россия, МКИ В 01 D 3/30. Роторный массообменныйаппарат / Сорокопуд А.Ф. Мухомадеев A.M. (RU) № 95108112/25 Заявл. 1995.05.18; Опубл 1997.06.20; Бюл. №22.- 3 с.

131. Пат. 2083259 Россия, МКИ В 01 D 3/30. Роторный тепломассообменныйаппарат / Сорокопуд А.Ф. (RU) № 94032134/25 Заявл. 1994.09.02; Опубл 1997.07.10; Бюл. №28.- 3 с.

132. Пат. 2191056 Россия, МКИ В 01 D 3/30. Диспергирующее устройствораспылителя / Сорокопуд А.Ф. (RU) № 2001109793/12 Заявл. 2001.04.11; Опубл 2002.10.20; Бюл. №39. 4 с.

133. Пат. 2232043 Россия, МКИ В 01 D 3/30. Вихревой многоступенчатыйтепломассообменный аппарат / Петров В.И. и др. (RU) № 2003104208/15 Заявл. 2003.02.11; Опубл 2004.07.10; Бюл. №27. 3 с.

134. Пат. 2237508 Россия, МКИ В 01 D 3/30. Массообменное контактноеустройство / Малета В.Н. и др. (UA) № 2003108850/15 Заявл. 2003.03.28; Опубл 2004.10.10; Бюл. №38. 3 с.

135. Пат. 2257934 Россия, МКИ В 01 D 3/30. Центробежное устройство дляконтактирования газа с жидкостью / Куценко С.В. (RU) № 2004117396/15 Заявл. 2004.06.07; Опубл. 2005.08.10; Бюл. №21- 3 с.

136. Пейре Р., Тейлор Т.Д. Вычислительные методы в задачах механикижидкости, JL: Гидрометеоиздат, 1986. 352 с.

137. Петров Ю. А., Харисов М. А. Исследование оптимальных соотношенийконструктивных и гидравлических характеристик при моделировании гидродинамических условий в роторных колоннах. // Теор. основы хим. технол. 1975. - вып. 2. - С. 77-81.

138. Пикков Л. М. Эффективность использования механической энергии вмассообменных аппаратах. // ТОХТ. 1986. - Т. 20, № 2. - С. 241-243.

139. Пленочная тепло- и массообменная аппаратура. / В. М. Олевский,

140. В. Р. Ручинский, А. М. Кашников, В. И. Чернышев М.: Химия, 1988. -240 с.

141. Поляков М. И., Муратов О. В. К вопросу об экспериментальныхисследованиях турбулентного переноса в аппарате с перемешивающим устройством. // ЖПХ. 1985. - Т. 58, № 10. - С. 2394-2396.

142. Разработка высокоэффективных роторных абсорберов для поглощениягазовых выбросов: Отчет о НИР (заключ.) / СПбГТИ(ТУ); Руководитель И. А. Щупляк. № 01970002129; Инв. № 02.9.70001040. -СПб.- 1996.-46 с.

143. РахматулинХ. А. Основы газовой динамики взаимопроникающихдвижений сплошных сред. // Прикладная математика и механика. -1956. Т. 20, № 2. - С. 184-185.

144. Рейф Ф. Берклеевский курс физики. Т.5. Статистическая физика. М.:1. Наука, 1986-336 с.

145. Рейф Ф. Берклеевский курс физики. Т.1. Механика. М.: Наука, 1986480 с.

146. Романков П. Г., Курочкина М. И. Гидромеханические процессыхимической технологии. 3-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1982. - 288 с.

147. Рудаков Н. С., Андреев Е. И. Гидродинамическое сопротивлениетепломассообменных аппаратов. // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1983. - № 4. - С. 102-105.

148. Рудобашта С. П., Карташев Э. М. Диффузия в химико-технологическихпроцессах. М.: Химия, 1993. - 208 с.

149. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979.-392 с.

150. Скорость растворения твердых частиц в аппаратах с мешалкой. /

151. Е. К. Николаишвили, В. М. Барабаш, JI. Н. Брагинский и др. // ТОХТ. -1980. Т. 14, № 3. - С. 349-357.

152. Стабников В. Н. Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов. Киев: Техшка, 1970.-208 е., ил.

153. СтренкФ. Перемешивание и аппараты с мешалками. Д.: Химия,1975.-384 с.

154. Сыромятников С. Н. Фрактальная размерность при рэлейтейлоровскойнеустойчивости. // Механика жидкости и газа. 1993. - № 2. - С. 162-163.

155. Тютюнников А. Б., Тарынин Е. К. Современное колонное оборудованиедля массообменных процессов в системах газ жидкость. - М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1977. - 52 с.

156. Фейнман Р. И др. Фейнмановские лекции по физики. 4.7. Физикасплошных сред. М.: Мир, 1966. - 290 с.

157. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегральногоисчисления. T.l. -М.: Наука, 1966. 608 с.

158. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегральногоисчисления. Т.2. М.: Наука, 1969. - 800 с.

159. Фридман А.А. Избранные труды. М.: Наука, 1966. - 378 с.

160. Харисов М. А., Петров Ю. А. Исследование гидравлических имассообменных характеристик роторных ректификационных колонн. // Материалы III Всесоюзной конференции по теории и практике ректификации. 4.2. Северодонецк, 1973. С. 55-61.

161. Христов X. И., Нартов В.П. Точечные случайные функции икрупномасштабная турбулентность. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1992.- 160 с

162. Чепура И. В., Толстов В. В., Рудов Г. я. Гидродинамикамассообменного пленочного аппарата с вертикальными вращающимися дисками. // ТОХТ. 1986. - Т. 20, № 2. - С. 196-200.

163. Черняк А.А. и др. Высшая математика на базе MathCad. Общий курс.

164. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. 608 с.

165. Шарифулин В. Н. Соотношение между движущей силой и диссипациейв массообменном аппарате. // ТОХТ. 1993. - Т. 27, № 4. - С. 420-421.

166. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. - 711 с.

167. Экономическое моделирование аппаратов химических производств. /

168. Гнилуша И. И., Незамаев Н. А., Веригин А. Н., Лежанин А. П. // Современные аппараты для обработки гетерогенных сред: Межвуз. сб. науч. трудов. Л.: ЛТИ, 1988. - С. 27-33.

169. Юдаев В. Ф. Гидромеханические процессы в роторных аппаратах смодуляцией проходного сечения потока обрабатываемой среды. // ТОХТ. 1994. - Т. 28, № 6. - С. 581-590.