Энергосберегающие структуры процессов переноса в сложных дисперсных системах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.04, доктор технических наук Розенцвайг, Александр Куртович

• Розенцвайг, Александр Куртович
• доктор технических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор технических наук Розенцвайг, Александр Куртович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА В

СЛОЖНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ

1.1. Теоретико-экспериментальное исследование физических явлений, связанных с процессами тепло и массопереноса.

1.2. Идентификация математических моделей сложных физических явлений процессов переноса.

1.3. Моделирование процессов переноса в сложных дисперсных системах.

1.4. Анализ механизмов физических явлений на основе теории подобия и статистических методов.

1.5. Оценивание параметров нелинейных моделей по данным экспериментальных исследований

ГЛАВА 2. РАЗРУШЕНИЕ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ РАЗБАВЛЕННЫХ ЭМУЛЬСИЙ.

2.1. Максимальный размер капель, устойчивых по отношению к дроблению, при перемешивании эмульсий в турбулентном режиме.

2.2. Анализ механизма разрушения жидких капель в турбулентном потоке со сдвигом.

2.3. Разрушение высоковязких капель жидкости в смесительных аппаратах с турбинными мешалками.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ КОАЛЕСЦЕНЦИИ КАПЕЛЬ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ В КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ЖИДКОСТНЫХ ЭМУЛЬСИЯХ.

3.1. Частота столкновений и слияний капель дисперсной фазы в турбулентном потоке неустойчивых эмульсий

3.2. Оценка эффекта гашения в концентрированных крупнодисперсных эмульсиях турбулентных пульсаций скорости.

3.3. Обратное влияние концентрации дисперсной фазы на турбулентный поток эмульсии в трубопроводе

3.4. Анализ гидравлических особенностей однородных турбулентных течений неустойчивых эмульсий по трубопроводам.

ГЛАВА 4. РАССЛОЕНИЕ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ ЭМУЛЬСИЙ В ТРУБОПРОВОДАХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АППАРАТАХ.

4.1. Расчет остаточного содержания дисперсной фазы при отстаивании полидисперсных эмульсий

4.2. Оценка максимального размера капель, взвешиваемых в турбулентном потоке разбавленных эмульсий

4.3. Влияние концентрации дисперсной фазы на расслоение турбулентных потоков жидкостных эмульсий.

ГЛАВА 5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА В НЕУСТОЙЧИВЫХ ЭМУЛЬСИЯХ . 233 5.1. Моделирование квазигомогенных турбулентных течений концентрированных эмульсий.

5.2. Процессы переноса в жидкостных эмульсиях при неоднородной коалесценции дисперсной фазы.

5.3. Исследование переходного режима коалесценции в разбавленных жидкостных эмульсиях.

5.4. Численный анализ формирования равновесного спектра капель в турбулентном сдвиговом потоке полидисперсных эмульсий.

5.5. Теоретические предпосылки формирования энергосберегающих структур переноса количества движения и теплоты.

5.6. Формирование математических моделей процессов переноса на основе типовых структурных элементов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Энергосберегающие структуры процессов переноса в сложных дисперсных системах»

Непрерывно возрастающие потребности во всех видах энергии, обусловленные устойчивым развитием экономики, обеспечивают рост благосостояния и повышение уровня жизни населения страны. Эффективное использование природных топливно-энергетических ресурсов невозможно без научно обоснованной и воспринятой обществом и институтами государственной власти долгосрочной энергетической политики. Энергетическая стратегия России предусматривает структурную трансформацию и реализацию имеющегося в стране потенциала технологического энергосбережения [10]. Так, вклад массовой реализации сначала организационных, а затем и технологических мер энергосбережения должен дать 25-30% роста национальной экономики.

При переходе к рыночной экономике изменились цели и условия разработки перспектив развития энергетики. Наряду с развитием ресурсной базы и формированием новых энергетических рынков принципиальное значение приобрела разработка новых технологий по всем звеньям энергетической цепи. Из мирового опыта известно, что проработка средне- и долгосрочных перспектив развития энергетики связана с принятием соответствующих решений, реализация которых занимает свыше 10 лет. Для этого требуется оценка эффективности последствий таких решений на два - три десятилетия вперед. Современная наука не располагает средствами надежного прогнозирования развития социально-экономических процессов и производственных (в том числе и энергетических) систем на такие длительные промежутки времени. Только средствами системного анализа можно строить логически достаточно согласованные, непротиворечивые сценарии экономического развития страны и ее регионов [53].

Ш Большая работа по трансформации к рыночным условиям традиционной методологии системных исследований энергетики, разработке взаимосогласованных сценариев экономического развития страны и расчетам объемов потребления основных видов энергии и топлива выполняется в ИНЭИ РАН. Показано, что важнейшим фактором сбалансированного развития экономики России в долгосрочной перспективе станет интенсивное повышение энергетической эффективности народного хозяйства. В результате, когда ВВП к 2030 г. возрастет в три раза по сравнению с уровнем 1990 г., то внутреннее энергопотребление увеличится лишь на 15-20%, а потребление электроэнергии - в полтора раза.

Долгосрочные прогнозы развития энергетики показывают также, что в новом столетии особую важность приобретут эффективныеv технологии транспорта газа. В трубопроводном транспорте уменьшение турбулентности потоков позволит существенно повысить пропускную способность газопроводов. Расширится применение трубопроводов и для транспортировки сжиженного природного газа. В электроэнергетике будут реализованы основные меры по сдерживанию роста потребления газа за счет внедрения новых эффективных технологий и интенсивного замещения его углем, мазутом, битумами, а также атомной энергией [13, 107].

Реализация программы обновления российской энергетики требует как совершенствования технологических режимов эксплуатации и конструктивных характеристик существующих теплоэнергетических установок, так и разработки принципиально нового высокоэффективного оборудования в сжатые сроки. Решение этих сложных задач в значительной степени связано с интенсификацией теплообмена, в результате которой можно достичь снижения массогабаритных показателей теплообменной аппаратуры при заданных значениях теплового потока, непроизводительных гидравлических потерь, расходов теплоносителей и их температур. Интенсификация теплообмена связана обычно с привлечением сложных физических явлений, параметры которых оказывают существенное влияние на теплофизические характеристики теплоносителя и механизмы переноса теплоты. В частности, интенсификация даже в достаточно простом случае турбулентного течения теплоносителя в трубах требует дополнительного учета большого числа параметров [29, 30].

Прогрессивная тенденция к усилению интенсификации технологических процессов ведет к постоянному усложнению конструкции теплоэнергетического оборудования и установок, использующих тепло. Строгих классических представлений о процессах переноса в гетерогенных многофазных смесях становится недостаточно для обоснованного анализа складывающихся при этом сложных совокупностей физических явлений. Следовательно, - привлечение общих аналитических методов для проектирования конкретной промышленной установки ограничено возможностями априорного обоснования достаточно простой модели процесса переноса.

Традиционный подход к установлению и прогнозированию характера взаимосвязей основных и сопутствующих механизмов в сложных теплотехнических процессах обуславливает многоэтапность проектных работ и эвристический характер отработки конструкции промышленных установок. Математическому моделированию при этом обычно отводятся функции оптимизации технологического процесса, ограниченной принятыми конструктивными решениями, и оценке эффективности разработанного промышленного образца. И все же практика показывает, что изменение физико-химических характеристик теплоносителя или размеров даже геометрически подобных элементов конструкции установки может сопровождаться значительными изменениями не только выходных показателей, но и самого характера процесса теплообмена - эффектами масштабного перехода.

Поэтому уже на стадии проектирования необходимо использовать методологию системного анализа для целевого создания конструкции с использованием всей имеющейся в наличии теоретической и эмпирической априорной информации. Процедуры декомпозиции и агрегирования дают формальное представление сложного технологического процесса в виде многоуровневой иерархической системы [16]. Для этого необходимы структурные элементы, в качестве которых предлагается использовать частные модели достаточно простых, элементарных физических явлений. Выбор таких явлений является наименее формализованной операцией системного анализа, в них заключаются индивидуальные особенности предметной области исследования. Приближенные закономерности, обусловленные механизмами физических явлений, носят наиболее общий характер, базируются на ясных и теоретически обоснованных представлениях, а их константы носят универсальный характер и гораздо проще устанавливаются в специальных условиях на опытных установках [22, 56, 101, 102].

В свою очередь, целевое использование типовых механизмов элементарных явлений, адекватных реализуемым конструкцией процессам тепло- и массопереноса, однозначно обосновывает физическую модель и структуру замкнутой математической модели. Поддерживаемая инвариантными представлениями системная методология проектирования промышленного оборудования естественно создает средства и условия для эффективного применения методов математического моделирования и оптимизации. В результате такого анализа, выполняемого на стадии предпроектных исследований, выясняют условия, которые обеспечивают реализацию необходимой структуры взаимосогласованных механизмов элементарных явлений, и, в свою очередь, однозначно связанной с геометрическими и технологическими параметрами конструкции.

Конкретный выбор иерархической структуры, формализующей реальный объект с целью проектирования, управления или автоматизации научных исследований, нельзя осуществить общими приемами и точными методами без учета существа происходящих в нем процессов и требований к характеристикам этих процессов. Подобная классификация использована при разработке баз данных теплофизических характеристик теплозащитных материалов [36], структурированных баз кинетических данных сложных физико-химических явлений. При непрерывном заполнении данными такие базы становятся труднообозримыми. Но с другой стороны, при этом одновременно возрастают вычислительные возможности, что допускает применение современных эффективных методов обработки априорной информации [54, 55].

В настоящее, время систематически возрастающая сложность программного средств компьютерной техники способствует разработке эффективной методологии формирования алгоритмического и программного обеспечения сложных расчетов. Системными средствами сложность программных комплексов целенаправленно поддерживается на желаемом уровне [6, 37, 55, 99]. Кроме того, обеспечивается гибкое трансформирование параметров и структуры исходной математической модели в процессе исследования [123].

Преимуществом структуризации на стадии математического моделирования является возможность неформального выбора критериев декомпозиции из физических априорных соображений. Так, в случае моделирования процессов переноса в неустойчивых эмульсиях на первом, самом верхнем уровне иерархической системы выделены три класса гидродинамических структур течений неустойчивых эмульсий. Это соответствует общепринятому подходу к гидродинамическому моделированию многофазных сред и позволяет использовать результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также, при необходимости, имеющиеся программы численного расчета гидравлических параметров [3, 24, 34, 37].

На втором уровне системы классификация углубляется, исходя из типов процессов переноса, которые могут реализовываться при каждом из режимов течения неустойчивых эмульсий. На третьем уровне детализация завершается анализом возможных механизмов элементарных процессов переноса. В результате выделяется совокупность из шести элементарных или типовых моделей, из которых в соответствии с выделенной на стадии декомпозиции системой иерархии формулируется полная математическая модель.

Исследование механизмов дробления, коалесценции и взвешивания капель в турбулентном потоке жидкостей, необходимых для построения элементарных моделей процессов переноса, выполнено теоретико-экспериментальными методами. Основные достоинства совмещения физического и математического моделирования показаны на примерах анализа экспериментальных данных по изучению максимальных устойчивых по отношению к дроблению размеров капель, частоты коалесценции капель в концентрированных эмульсиях и расслоения турбулентных течений дисперсных систем.

Системный подход к решению вопросов анализа, проектирования и управления процессами переноса на единой теоретической и методической основе создает ряд дополнительных преимуществ в ходе решения сложных научно - технических задач. Использование универсальных математических моделей энергоустановок позволило бы еще до пуска решать задачи оптимизации схемных решений, отрабатывать сложные режимы их эксплуатации, совершенствовать алгоритмы функционирования АСУ ТП, а также обучать персонал управлению оборудованием. Это не только радикально ускоряет освоение новой энергетической техники, но и значительно сокращает объем экспериментальных работ на действующем оборудовании [104].

В свою очередь, в процессе уточнения и совершенствования математических моделей и сопоставления их с экспериментальными данными углубляются и получают надежное обоснование теоретические представления о сложных физических явлениях. Полученная информация находит затем отражение в более рациональной и эффективной организации баз данных и программного обеспечения, реализующих соответствующий процесс автоматизированного проектирования или управления объектами. Типовые элементы модели естественным образом переходят в самостоятельные универсальные программные модули, реализующие алгоритмы наиболее общих закономерностей или механизмов физических явлений.

Целью диссертационной работы является научное обоснование возможности формирования энергосберегающих структур сложных процессов тепло- и массопереноса и разработка методики приближенного моделирования сложных дисперсных систем, обеспечивающей создание новых схем и оптимальных конструкций теплоэнергетических и массообменных установок, обладающих улучшенными эксплуатационными и технико-экономическими характеристиками.

Решение этой проблемы связано с управлением сложностью физических явлений при обосновании замкнутых математических моделей и целевым конструированием энергосберегающих структур процессов переноса в сложных дисперсных системах.

Направления исследований.

1. Теоретические исследования гидродинамики жидкостных дисперсных систем и интенсификации процессов тепло- и массопереноса в установках, использующих тепло, на основе современных методов системного анализа и теории подобия и размерности.

2. Анализ энергосберегающих факторов в процессах коалесценции, дробления и седиментации капель дисперсной фазы, определяющих эффективность процессов переноса в неустойчивых гетерогенных дисперсных системах теплоносителей из несмешивающихся жидкостей, по имеющимся данным экспериментальных исследований.

3. Изучение влияния концентрации и распределения по размерам капель дисперсной фазы в турбулентном потоке теплоносителя на энергетические затраты, связанные с перемещением, диспергированием и другими технологическими приемами интенсификации тепло - и массопереноса.

4. Проведение численных экспериментов и получение оценок индивидуальных физико-химических констант, входящих в состав феноменологических моделей процессов переноса в моно - , би - и полидисперсных неустойчивых жидкостных эмульсиях.

5. Разработка рекомендаций по обоснованию оптимальной структуры процессов переноса в теплотехническом оборудовании, на основе элементарных физических явлений и согласованию их скоростей протекания при минимальных энергетических затратах.

Методы исследования, использованные в работе, во многом предопределены системным подходом к математическому моделированию сложных процессов переноса в жидкостных эмульсиях. При анализе тепломассообмена в дисперсных системах даже сама математическая постановка задач часто представляет собой серьезную проблему. Системные представления дают средства управления общей сложностью описания процессов переноса и однозначно обосновывают структуру замкнутой математической модели, когда элементами ее являются механизмы элементарных физических явлений.

Наиболее простые элементарные явления изучались комбинированием теории подобия и анализа размерности с теоретическими и феноменологическими моделями, хорошо зарекомендовавшими себя на практике. Функциональные взаимосвязи, вытекающие из физической природы элементарных явлений и особенностей структуры модели, в состав которой они входят, устанавливались статистическим анализом литературных данных экспериментальных исследований большого числа авторов.

В первой главе обоснован теоретико-экспериментальный подход к моделированию сложных дисперсных систем и проектированию теплопередающего и теплоиспользующего оборудования. Рассмотрена структура турбулентного течения концентрированных эмульсий как сложной системы элементарных процессов переноса количества движения, вещества и теплоты. Предложена система критериев декомпозиции: dmax - максимальный-устойчивый по отношению к дроблению размер капель, de3e - взвешиваемый турбулентными пульсациями размер капель и Ло - микромасштаб пульсаций поля скоростей сплошной среды. В результате общая модель была представлена четырехуровневой иерархической системой из шести структурных элементов - элементарных физических явлений переноса.

Структуризация сложной модели позволила перейти к решению не менее сложных, но однозначно формулируемых на основе априорной информации задач, результаты решения которых можно проверить на данных реальных измерений или наблюдений. Наиболее важные из них связаны с изучением самих критериев декомпозиции, выделяющих из множества возможных и, в принципе, допустимых состояний сложного явления те, которые могут реально существовать. При этом приводится в соответствие с физическим содержанием постановка задач, оценивается эффективность отдельных механизмов элементарных явлений, а также и устанавливаются границы их взаимодействия, способствующего формированию целевых, в частности, энергосберегающих структур процессов переноса.

Во второй главе с помощью комбинированного анализа изучен максимальный устойчивый по отношению к дроблению диаметр капель dmax - один из основных критериев декомпозиции сложных моделей турбулентных течений неустойчивых эмульсий.

Изучены механизмы разрушения капель дисперсной фазы в эмульсиях под воздействием турбулентного перемешивания в трубопроводах. Анализом большого объема экспериментальных данных установлен механизм разрушения жидких капель, предварительно деформированных в поле сдвиговых напряжений. Статистическая значимость вязких сил сплошной среды отражена в модифицированном соотношении появлением вязкостного критерия.

Дробление жидких капель в соответствии с механизмом разрушения деформированных сфер установлено также в смесительных аппаратах с турбинными мешалками. Обоснованность принятых физических представлений подтверждена анализом дробления высоковязких капель, которые изучались ранее традиционными методами. Выделены области дробления капель в соответствии с механизмами разрушения сферических, деформированных и высоковязких капель.

Третья глава посвящена обоснованию характера взаимодействия дисперсной фазы и сплошной среды в турбулентных потоках концентрированных неустойчивых эмульсий. Рассмотрено влияние гидродинамических факторов на механизмы коалесценции дисперсной фазы под воздействием турбулентного перемешивания сплошной среды. Для мелкодисперсных эмульсий показано, что частота коалесценции капель, не превышающих микромасштаб турбулентности, наряду с объемной долей дисперсной фазы в основном определяется эффективными реологическими параметрами.

В крупнодисперсных эмульсиях взаимодействие осложняется перераспределением кинетической энергии турбулентности, которое представлено как эффект гашения турбулентных пульсаций. Сопоставлением модельных расчетов концентрационной зависимости частоты коалесценции с непосредственными измерениями ее в смесительных аппаратах получена количественная оценка снижения осред-ненной величины пульсаций скорости Выполнена оценка влияния коалесценции на снижение потерь напора для крупнодисперсных неустойчивых эмульсий, связанного с обратным влиянием концентрации дисперсной фазы в жидкостных эмульсиях.

Показано, что хотя влияние гашения пульсаций на скорость коалесценции незначительно, характеристики потока неустойчивой эмульсии приобретают релаксационные свойства. При этом аномальное с точки зрения простой гомогенной модели реологическое поведение неустойчивых дисперсных систем не противоречит двухфазной модели на основе ньютоновских жидкостей.

В четвертой главе рассмотрены механизмы взвешивания дисперсных частиц в объеме турбулентного потоках помощью обоснованных ранее физических представлений и моделей взаимодействия их со сплошной средой. Физические представления о механизмах взвешивания использованы при обосновании феноменологических моделей расслоения турбулентных потоков дисперсных систем. В турбулентных потоках седиментация связана только с верхней частью спектра размеров, превышающих величину deJ(t, а осаждение более мелких капель за счет силы тяжести невозможно в принципе.

Показано, что в мелкодисперсных системах с небольшими различиями в плотностях фаз с повышением концентрации капель увеличивается, главным образом, эффективная вязкость. В результате диссипации часть энергии силы тяжести нейтрализуется вязкими напряжениями сплошной среды, и взвешиваемый размер капель увеличивается соответствующим образом по сравнению с разбавленными дисперсными системами.

Иная ситуация установлена в крупнодисперсных системах, где в результате динамического взаимодействия фаз преобладает изученный ранее эффект гашения пульсаций. Обе физические модели механизмов взвешивания частиц обоснованы реальными эмпирическими фактами. Определены условия взвешивания мелкодисперсных и крупнодисперсных частиц турбулентным потоком концентрированных дисперсных систем. Представлены результаты модельных расчетов расслоения полидисперсных эмульсий.

В пятой главе рассмотрены вопросы, связанные с теоретическими предпосылками формирования энергосберегающих структур переноса в сложных системах жидкостных теплоносителей. Сопротивление трения неотделимо от теплообмена и является мерой того полезного эффекта, которым определяется теплообменная система. Между коэффициентами, характеризующими интенсивность теплообмена и гидродинамического сопротивления, существует прямая связь. Модельное представление этой связи дает совокупность типовых моделей механизмов процессов переноса и структура их взаимосвязей, которая отражает влияние внешних условий на соответствующие характеристики неустойчивых эмульсий.

Для процессов переноса в сложных неустойчивых системах теплоносителей из несмешивающихся жидкостей возможности управления энергетическими затратами значительно расширяются. Они представлены такими характеристиками теплоносителя, как концентрация и размеры капель дисперсной фазы, которые определяют площадь межфазной поверхности теплообмена.

Рассмотрены феноменологические модели процессов переноса в монодисперсных, бидисперсных и полидисперсных неустойчивых эмульсиях, использующие типовые модели для представления взаимодействия элементарных физических явлений. Модельными расчетами и сопоставлением их с соответствующими характеристиками реальных процессов переноса подтверждена достоверность результатов предыдущего теоретического анализа и обобщения большого числа экспериментальных исследований других авторов на всех стадиях математического моделирования.

На защиту выносятся результаты системного анализа структуры сложных процессов переноса на основе механизмов элементарных физических явлений.

1. Методика обоснования структуры сложных феноменологических моделей с помощью комбинированного анализа экспериментальных данных на основе, теории подобия и методов статистического оценивания.

2. Механизм разрушения под воздействием турбулентных пульсаций жидких капель, предварительно деформированных в поле сдвиговых напряжений неоднородного турбулентного потока в трубопроводах и смесительных аппаратах с турбинными мешалками.

3. Модель эффекта гашения турбулентных пульсаций в крупнодисперсных эмульсиях и влияния концентрации дисперсной фазы на частоту слияния капель в неустойчивых эмульсиях.

4. Режимы и модели взвешивания частиц дисперсной фазы пульсациями скорости турбулентного потока сплошной среды в зависимости от характерных размеров концентрированных эмульсий.

5. Модели и характеристики процессов расслоения в ламинарных и турбулентных потоках концентрированных полидисперсных эмульсий.

Заключение диссертации по теме «Промышленная теплоэнергетика», Розенцвайг, Александр Куртович

- 299 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования и полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Выполнен системный анализ модели процессов переноса в гетерогенных дисперсных системах несмешивающихся жидкостей. Предложены критерии декомпозиции полной математической модели, разработана структура иерархической системы частных моделей на уровне механизмов процессов коалесценции, дробления и седиментации в турбулентных потоках неустойчивых эмульсий. Выделены структурные элементы типовых моделей неустойчивых эмульсий, соответствующие инвариантным по отношению к внешним условиям механизмам элементарных физических явлений.

2. Разработана методика теоретико-экспериментального исследования механизмов сложных физических явлений, представляющих процессы переноса в гетерогенных жидкостных системах. Сформулирована общая схема комбинированного анализа экспериментальных данных методами статистического оценивания на основе теории подобия и размерности. Показано, что углубление физических представлений с помощью степенных соотношений безразмерных критериев подобия ограничено информативностью имеющихся данных экспериментального исследования изучаемых явлений.

3. С помощью статистического анализа экспериментальных данных на основе частных модельных зависимостей, которые выражают механизмы физических явлений, получены оценки их физических констант. Предложены модельные феноменологические уравнения, составленные из соответствующих реальным механизмам явлений структурных элементов. Обоснована приемлемость их для расчета характеристик дисперсных систем при конструировании теплопередающего и теплоис-пользующего оборудования.

4. Изучены механизмы разрушения капель дисперсной фазы в эмульсиях под воздействием турбулентного перемешивания в трубопроводах. Анализом большого объема экспериментальных данных резонансная модель разрушения жидких капель в поле сдвиговых напряжений обоснована физическими представлениями. Показано, что в неоднородном турбулентном потоке вязкие сдвиговые деформации приводят к потере устойчивости и разрушению капель, размеры которых при сохранении исходной сферической формы обеспечивают им стабильность. Статистическая значимость вязких сил сплошной среды отражена появлением вязкостного критерия подобия в модифицированном соотношении для максимального устойчивого по отношению к дроблению диаметра капель.

5. Дробление жидких капель в соответствии с механизмом разрушения деформированных сфер установлено также в смесительных аппаратах с турбинными мешалками. Обоснованность физических представлений о характере разрушения капель подтверждена результатами комбинированного анализа дробления высоковязких капель, совпадающими с полученными ранее традиционными методами. Выделены области дробления капель в соответствии с механизмами разрушения сферических, деформированных и высоковязких капель.

6. Изучено влияние концентрации дисперсной фазы на частоту слияния капель в неустойчивых эмульсиях. Исходя из характера взаимодействия диспергированных капель с турбулентным потоком сплошной среды, предложено различать мелко- и крупнодисперсные эмульсии. Показано, что в мелкодисперсных эмульсиях влияние концентрации ограничено эффективной вязкостью.

7. В крупнодисперсных эмульсиях влияние концентрации носит более сложный характер из-за эффекта гашения турбулентных пульсаций. Для оценки его привлечен эмпирический факт перехода к степенной форме с показателем степени от 0,45 до 0,60 линейного соотношения между концентрацией и частотой слияния капель в разбавленных эмульсиях. Установлено, что зависимость частоты коалесценции от концентрации капель, учитывающая эффект гашения пульсаций наряду с эффективной вязкостью эмульсий, соответствует имеющимся экспериментальным данным.

8. Проанализированы экспериментальные вискозиметрические данные, полученные при движении неустойчивых концентрированных эмульсий по трубопроводам. Показано, что широкая область изменения характера нелинейности эффективной вязкости вплоть до линейных выражений относительно концентрации дисперсной фазы обусловлена проявлением эффекта гашения пульсаций.

9. Рассмотрена простая гидравлическая модель неустойчивых эмульсий, отражающая в явном виде взаимодействие фаз. Установлен релаксационный характер снижения гидравлического сопротивления в трубопроводах при движении в турбулентном режиме интенсивно коа-лесцирующих смесей маловязких жидкостей; каждая из которых в отдельности не проявляет аномальных реологических свойств.

10. Рассмотрены режимы взвешивания диспергированных частиц в турбулентном потоке жидкости с привлечением методов системного анализа и теории подобия и размерностей. Установлены механизмы и построены модели взвешивания мелко- и крупнодисперсных капель турбулентными пульсациями в концентрированных эмульсиях.

11. Предложены феноменологические уравнения для расчета гравитационного расслоения ламинарных и турбулентных потоков концентрированных полидисперсных эмульсий. Получены приближенные решения модельных интегральных уравнений в аналитической форме, которые могут служить начальными приближениями при выполнении сложных численных расчетов.

12. С помощью простых монодисперсных моделей исследованы процессы коалесценции, ограниченной дроблением или вязкими сдвиговыми напряжениями. Показана область их применения и рассмотрены примеры использования для более,глубокого анализа закономерностей тепломассообмена в дисперсной фазе, неоднородной по константам эффективности слияний или по размерам капель.

13. Выполнен численный анализ процесса формирования в турбулентном сдвиговом потоке спектра размеров капель под воздействием градиентного механизма коалесценции. Получены бимодальные кривые распределения в промежуточных состояниях исходного унимодального спектра при установлении равновесной, также унимодальной формы кривой распределения капель по объемам.

14. Теоретические исследования процессов переноса в неустойчивых эмульсиях положены в основу инструкции по методике расчета рациональных гидродинамических параметров укрупнения и отделения дисперсной фазы водонефтяных эмульсий в трубопроводах и технологических аппаратах, утвержденной в качестве руководящего документа РД - 39-0157585-333-86 приказом ПО Татнефть N 173"от 4.04:1986 г.

15. Материалы диссертации использованы при разработке технологической схемы сбора и обезвоживания природных битумов и вошли в инструкцию по применению технологии обезвоживания природных битумов, введенной в качестве РД 39 - 02-014585-011-87 приказом ПО Татнефть N 370 от 25.06.1987 г. Экономический эффект от внедрения разработок за 1987-1989 г.г. составил не менее 800 тыс. рублей.

16. Разделы диссертации, связанные с теоретическими исследованиями гидродинамики жидкостных дисперсных систем, анализом энергосберегающих факторов в процессах коалесценции, дробления и седиментации капель дисперсной фазы и обоснованием оптимальной структуры процессов переноса в тепломассообменном оборудовании на основе элементарных физических явлений используются в учебном процессе Казанского государственного технологического университета и Казанского государственного энергетического университета.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Розенцвайг, Александр Куртович, 2004 год

1. Аметистов Е. В., Дмитриев А. С. Монодисперсные системы и технологии. М: Изд-во МЭИ. - 2002 - 392 с.

2. Алифанов О.М., Артюхин Е.А., Румянцев С.В. Экстремальные методы решения некорректных задач. М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит. - 1988.-288 с.

3. Алипченков В.М., Зайчик Л.И., Зейгарник Ю.А. и др. Развитие трехжидкостной модели для дисперсно-кольцевого режима течения в каналах. Размер капель // Теплофизика высоких температур. 2002. -Т.40, № 4; - С. 641-651.

4. Алипченков В.М., Зайчик Л.И. Моделирование динамики сталкивающихся частиц в турбулентном сдвиговом потоке // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 1998. - № 4. - С. 105-112.

5. Алипченков В;МГ, Зайчик Л.И. Осаждение инерционных частиц из турбулентного потока в трубе // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 1998. - №2. - С.68-74.

6. Алифанов О.М., Артюхин Е.А., Румянцев С.В. Экстремальные методы решения некорректных задач. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-матлит. 1988. - 288 с.

7. Баранаев М.К., Теверовский Е.Н., Трегубова Э.Л. О размере минимальных пульсаций в турбулентном потоке // Докл. АН СССР.-1949.- Т. 66, №5. С. 281-284.

8. Баранова Т. А., Сосинович В. А. Статистическая модель диспергирования для описания процессов в гомогенизаторе типа "жидкость-жидкость // Инженерно-физический журнал. 2002. - Т. 75, № 2. - С. 53-57.

9. Броунштейн Б.И., Фишбейн Г.А. Гидродинамика, массо и теплообмен в дисперсных системах. Л.: Химия, - 1977. - 280 с.

10. Бушуев В.В., Троицкий А.А. Энергетическая стратегия России и электроэнергетика страны // Вести в электроэнергетике. 2003. -№ 1.-G. 3-6.

11. Вараксин А.Ю., Поляков А.Ф. Экспериментальное исследование пульсаций скоростей частиц в турбулентном потоке воздуха в трубе // Теплофизика высоких температур. 2000. - Т. 38, № 5. - С. 792-805.

12. Ватажин А. Б., Клименко А. Ю. Континуальные модели движения инерционных частиц в ламинарном и турбулентном потоках, основанные на уравнениях Фоккера—Планка // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. -1994. № 2. - С.27-35.

13. Ведрученко В.Р., Крайнов В.В., Галимский Е.В., Кокша-ров М.В. О расчете теплообмена в топке котла с учетом обводненности топлива // Промышленная энергетика. 2003. - №6. - С.31-34.

14. Вербицкий С. С., Григорьев А. И., Земсков А. А., Ширяева С. О. Электрогидродинамическое монодиспергирование жидкостей // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 1991. - № 2. - С. 32 - 40.

15. Воинов О.В. Уравнение энергии в гидродинамике смачивания // Изв.РАН. Механика жидкости и газа. -1996. -№ 6. С. 111-117.

16. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. СПб.: Изд. СПбГТУ, - 1997. - 510 с.

17. Волощук В.М. Кинетическая теория коагуляции. JL: Гид-рометеоиздат, - 1984. - 284 с.

18. Вьель Б., Гельфанд Б.Е., Гекальп И., Шаво К. Критерии безударного дробления капель солитонообразными газодинамическими импульсами при высоком давлении // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2001, №4. - С. 106-112.

19. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В двух томах. М.: Химия. - 1981. - 812 с.

20. Гельфанд Б.Е., Вьель Б., Гекальп И., Шаво К. Безударноедробление капель. Временные характеристики // ПМТФ. 2001. -Т. 42, №1. - С.72-76.

21. Горошко В.Д., Розенбаум Р.Б., Тодес О.М. Приближенные закономерности гидравлики взвешенного слоя и стесненного падения // Изв. ВУЗов. Нефть и газ. -1958. -№ 7. С. 125-131.

22. Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло-массообмена. Изд. 2-е, переработ, и доп. М.: Высш. школа. - 1974.-328 с.

23. Денисенко В.В. Энергетический метод для задач о диффузии в движущейся среде // ПМТФ. 1997. - Т. 38, № 4. - С. 32-39.

24. Деревич И.В. Гидродинамика и тепломассоперенос частиц при турбулентном течении газовзвеси в трубе и осесимметричной трубе // Теплофизика высоких температур. -2002. Т. 40. -№ 1. -С. 86-99.

25. Деревич И.В. Двухпараметрическая модель турбулентного потока с дисперсной примесью частиц // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 1998. - № 4. - С. 40-56.

26. Деревич И.В., Громадская Р.С. Моделирование процесса осаждения частиц из дисперсного турбулентного потока // Теор. основы хим. технол. 1998. - Т.32, №3. - С. 294-300.

27. Деревич И.В. Влияние примеси крупных частиц на турбулентные характеристики газовзвеси в каналах // Журнал ПМТФ. 1994. -№ 2.-С. 70-78.

28. Деревич И.В. Турбулентная диффузия инерционных частиц в поле массовых сил жидкость // Инженерно-физический журнал. -1993.-Т. 64, №2.-С. 141-49.

29. ДрейцерГ.А., Лобанов И.Е. Моделирование сопротивления и теплообмена в условиях его интенсификации при турбулентном течении в каналах теплоносителей с переменными свойствами // Теплоэнергетика. 2003. - № 3. - С. 27-31.

30. Дрейцер Г.А., Лобанов И.Е. Моделирование теплообмена в условиях его интенсификации при турбулентном течении в каналах теплоносителей с постоянными свойствами // Теплоэнергетика. -2003.-№ 1. -С.54-60.

31. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Кафаров В.В. Сопряженное физическое и математическое моделирование промышленных аппаратов // Докл. АН СССР. 1985. - Т.282, № 5. - С. 1196-1199.

32. Зайчик Л. И. Об уравнении для функции плотности вероятности скорости частиц в неоднородном турбулентном потоке // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 1996, - № 2. - С. 117-124.

33. Зайчик Л.И., Алипченков В.М. Время взаимодействия сталкивающихся частиц с турбулентными вихрями // Теплофизика и аэромеханика. -1999. Т. 6, № 4. - С. 529-538.

34. Исаев К.Б., Картузов В.В, Лаптева А.К. Классификация и база данных теплофизических характеристик теплозащитных материалов // Инженерно-физический журнал. -2000. Т.73, №1. - С. 39-43.

35. Канцырев Б.Л., Ашбаев А.А. Двухжидкостная гидродинамическая модель пузырького потока // Теплофизика высоких температур. 2002, - Т.40, №1. - С. 100-108.

36. Карпачева С.М., Рябчиков Б.Е. Пульсационная аппаратура в химической технологии. М.: Химия, - 1983. - 224 с.

37. Картушинский А.И., МульгиА.С., Фришман Ф.А., Хусаи-нов М.Т. Математическое моделирование особенности распределения мелкодисперсной примеси в турбулентном течении труба струя // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. -1998. - № 2. - С. 76-86.

38. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. -М.: Химия, 1971. - 496 с.

39. Келбалиев Г. И., Рзаев А. Г., Касымов А. А. Использование уравнения Фоккера—Планка для описания процессов коагуляции и дробления капель в турбулентном потоке // Инженерно-физический журнал. 1993. - Т. 64. - № 2. - С. 150-153.

40. Колмогоров А.Н. О дроблении капель в турбулентном потоке // Докл. АН СССР. 1949. - Т. 66, № 5. - С. 825-828.

41. Кружилин Г.Н. Анализ турбулентного движения жидкости в трубе по теории размерностей // Теплофизика высоких температур. -2003. -Т.41-, № 3. С. 422-426:

42. Курдюмов В. Н., Полянин А. Д. О массообмене частиц, капель и пузырей в сдвиговом потоке // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 1990. -№ 4. - С. 137-141.

43. Кутателадзе С.С. Анализ подобия и модели в термогидродинамике газожидкостных систем // Журнал ПМТФ. 1980; - № 5. -С. 24-33.

44. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. М.: Энергия, - 1976. - 296 с.

45. Куц П. С., Гринчик Н. Н., Самсошок В. К. О критическом размере капли в акустическом поле // Инженерно-физический журнал. -1996. -Т. 69, № 5. С. 753-755.

46. Ландау J1.Д., Лифшиц В.М. Теоретическая физика: Учебное пособие. В 10 т. Т.У1. Гидродинамика. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. - 1988. - 736 с.

47. Латышев А. В., Попов В. Н., Юшканов А. А. Аналитическое решение неоднородного кинетического уравнения с переменной частотой столкновений // Инженерно-физический журнал. 2002. - Т. 75, № З.-С. 104-106.

48. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физ-матгиз. - 1959. - 700 с.

49. ЛободаП.П. Перспективы моделирования тепломассопере-носа при интенсификации и масштабировании технологических процессов // Инженерно-физический журнал. -1996. Т.69, №6. — С. 905 -908.

50. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат.лит. - 1970. - 904 с.

51. Макаров В.Н. О разработке системного подхода при решении задач физико-химической газовой динамики // Инженерно-физический журнал. 1997. - Т. 70, № 6. - С. 952-957.

52. Макаров В.Н. Определение механизма физико-химических процессов в высокотемпературном воздухе // Прикладная механика и техническая физика. 1996. - Т. 37. -№ 2. - С. 69 - 82.

53. Медников Е.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей. -М.: Наука, 1981. - 176 с.

54. Медведев В.Ф. Турбулентное течение плотных неустойчивых эмульсий в трубах // Журнал ПМТФ. 1978. - № 6. - С. 88-90.

55. Нигматуллин Р.И. Динамика многофазных сред. В двух частях.- М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат.лит. 1987. - 824 с.

56. Полежаев Ю. В. Закономерности и модели в теории теплообмена // Инженерно-физический журнал. -1996. Т. 69, № 6. - С. 897904.

57. Последние достижения в области жидкостной экстракции: Пер. с англ./ Под ред. К.Хансона. М.: Химия. -1974. -448 с.

58. Протодьяконов И.О., Чесноков Ю.Г. Гидромеханические основы процессов химической технологии: Учебное пособие для вузов. Л.: Химия.-1987. - 360 с.

59. Розенцвайг А.К. Влияние концентрации и распределения по размерам капель дисперсной фазы жидкостных эмульсий на пропускную способность горизонтальных отстойников // Журнал прикладной химии. 1981. - Т.54, Вып. 2. -С. 313-317.

60. Розенцвайг А.К. Выбор оптимальных условий разделения дисперсных систем // Журнал прикладной химии. 1980. - Т.53, Вып.4. - С. 949-950:

61. Розенцвайг А.К. Движение концентрированных эмульсий с неравновесной дисперсной фазой по трубопроводам в турбулентном режиме // Инженерно-физический журнал. 1982. - Т.42, №3. - С. 336370.

62. Розенцвайг А.К. Дробление капель в турбулентном сдвиговом потоке разбавленных жидкостных эмульсий // Журнал ПМТФ. -1981.-№6.-С. 71-78.

63. Розенцвайг А.К. Исследование коалесценции в полидисперсных концентрированных эмульсиях при движении в турбулентном режиме // У Республиканская научно-техническая конференция КамАЗ КамПИ: Тез. докл. - Набережные Челны. - 1986. - С. 19-20.

64. Розенцвайг А.К. Исследование коалесценции крупнодисперсных концентрированных эмульсий при турбулентном перемешивании // Инженерно-физический журнал. 1982. -Т. 42, № 1. -С. 27-33.

65. Розенцвайг А.К. Коалесценция дисперсной фазы жидкостных эмульсий под воздействием пульсаций скорости в турбулентном сдвиговом потоке // Журнал прикладной химии. 1986. -Т. 59, Вып. 10.-С. 2238-2240.

66. Розенцвайг А.К. Применение теоретико экспериментального метода к течениям гетерогенных эмульсионных систем по трубопроводам // Перая Республиканская научно-техническая конференция "Механика сплошных сред": Тез.докл. - Набережные Челны. -1982. -С. 27.

67. Розенцвайг А.К. Расчет остаточного содержания дисперсной фазы при отстаивании концентрированных полидисперсных эмульсий в горизонтальных отстойниках // Журнал прикладной химии. 1985. -Т.58, Вып. 10. -С. 2243-2249.

68. Розенцвайг А.К. Резервы повышения производительности отстойных аппаратов для объектов сбора и подготовки нефти // Труды ТатНИПИнефть. -1983. -Вып. 53. -С. 94-101.

69. Розенцвайг А.К. Теоретическая оценка эффекта дождевания // Труды ТатНИПИнефть. 1974. - Вып. 29. - С. 31-35.

70. Розенцвайг А.К. Характер дробления капель при перемешивании разбавленных жидкостных эмульсий турбинными мешалками // Журнал прикладной химии. 1985. - Т.58, Вып.6. - С. 1290-98.

71. Розенцвайг А.К. Численный анализ формирования равновесного спектра капель в турбулентном сдвиговом потоке полидисперсных концентрированных эмульсий // Журнал прикладной химии.- 1988. Т.61, Вып. 12. - С. 2681-2687.

72. Розенцвайг А.К., Гревцов В.М. Автоматизация расчетов при проектировании систем нефтегазосбора : Обзорная информация, сер. "Нефтепромысловое строительство", вып. 1(15). М.: ВНИИОЭНГ. -1982. - 60 с.

73. Розенцвайг А.К., Гревцов В.М. Автоматизированная система термогидродинамических расчетов сбора и транспорта продукции скважин // Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. 1980. - № 4. - С. 10-12.

74. Розенцвайг А.К., Гревцов В.М. Выполнение сложных термогидродинамических расчетов при автоматизации проектирования объектов нефтегазосбора // Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. 1982. - № 1. - С. 17-19.

75. Розенцвайг А.К., Гревцов В.М. Расчет вязкости и плотности жидкой фазы при совместном транспорте нефти и газа по трубопроводам // Нефтепромысловое дело. 1982. - № 4. - С. 24-26.

76. Розенцвайг А.К., Гревцов В.М. Расчет плотности и вязкости газа при проектировании нефтепромысловых объектов // Нефтепромысловое строительство. 1981. - № 5. - С. 21-25.

77. Розенцвайг А.К., Гревцов В.М. Расчет расходного газосодержания при совместном транспорте нефти и газа по трубопроводам // Нефтепромысловое строительство. 1979. - № 7. - С. 17-20.

78. Розенцвайг А.К., Гревцов В.М., Тимофеев Н.И. Автоматизация расчетов сепарации газонефтяных смесей на базе системы контроля и подготовки исходных данных // Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. 1981. - № 7. - С. 23-24.

79. Розенцвайг А.К., Гревцов В.М., Тимофеев Н.И. Алгоритм расчета гидравлических параметров систем сбора высоковязких газонефтяных смесей // Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. 1981. - № 10. - С. 19-21.

80. Розенцвайг А.К., Исмагилов И.Х. Определение вязкости аномальных в реологическом отношении стойких водо-нефтяных эмульсий //Труды ТатНИПИнефть. 1981. - Вып. 47. - С. 47-52.

81. Розенцвайг А.К., Исмагилов И.Х. Промысловый сбор и транспорт высокообводненных нефтей повышенной вязкости // Труды ТатНИПИнефть. 1983. - Вып. 53. - G. 86-94.

82. Розенцвайг А.К., Исмагилов И.Х. Транспортирование высоковязких нефтей по трубопроводам в виде эмульсионных систем типа "нефть в воде" // Труды ТатНИПИнефть.- 1985. Вып: 57: - С. 60-79.

83. Розенцвайг А.К., Исмагилов И.Х., Шагеев Р.Х. Методы снижения гидравлических сопротивлений при сборе высоковязких нефтей // Труды ТатНИПИнефть. 1984. - Вып. 55. - С. 83-91.

84. Розенцвайг А.К., Пергушев Л.П. Влияние неоднородности дисперсной фазы на процессы коалесценции и массообмена в жидкостных эмульсиях // Журнал ПМТФ. 1980. - № 4. - С. 74-81.

85. Розенцвайг А.К., Пергушев Л.П. Коалесценция концентрированных мелкодисперсных эмульсий при турбулентном перемешивании // Инженерно-физический журнал. 1981. - Т.40, № 6. - С. 10131018.

86. Розенцвайг А.К., Пергушев Л.П. Ограниченная дроблением коалесценция в дисперсных системах жидкость-жидкость, перемешиваемых в турбулентном режиме // Журнал прикладной химии. 1982.- Т.55, Вып. 11. С. 2620-2622.

87. Розенцвайг А.К., Пергушев Л.П. Уточненные методы расчета гидродинамических коалесценторов // Всесоюзное совещание "Новые направления в совершенствовании процессов сбора и подготовки нефти и газа": Тез. докл. Уфа. - 1980. - G. 4-6.

88. Розенцвайг А.К., Тронов В.П., Исмагилов И.Х. Особенности эксплуатации промысловых систем сбора высоковязкой нефти // Нефтепромысловое дело. 1980. - № 2. - С. 7-9.

89. Розенцвайг А.К., Тронов В.П., Пергушев Л.П. Исследование переходного режима коалесценции в разбавленных жидкостных эмульсиях // Журнал прикладной химии. 1983. - Т. 56, Вып. 3, С. 585-591.

90. Розенцвайг А.К., Тронов В.П., Пергушев Л.П. Коалесценция капель воды в мелкодисперсных эмульсиях типа вода в нефти 7/ Журнал прикладной химии. 1980. - Т. 53, Вып. 8. - С. 1176-1180.

91. Розенцвайг А.К., Тронов В:П:, ПозднышевТ.А. и др. Моделирование условий образования и разрушения капель дисперсной фазы в турбулентном потоке жидкостных эмульсий // Журнал прикладной химии. 1977. - Т.50. -Вып.12. - С. 2715-2719.

92. Розенцвайг А.К., Тронов В.П., Ширеев А.И. Оценка технологических режимов работы обессоливающих установок статистическими методами // Машины и нефтяное оборудование. 1980. - № 3. -С. 24-26.

93. Розенцвайг А.К.,. Гурьянов А.И. Теоретико-экспериментальный анализ механизмов разрушения капель в пульса-ционных экстракторах // Массообменные процессы и аппараты химической технологии: Межвуз. темат. сб. Казань: КХТИ. -1989. -С. 144-149.

94. Розенцвайг А.К. Структурный анализ механизмов взвешивания частиц в турбулентном потоке сплошной среды жидкостных дисперсных систем // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2003. -№ 9-10. - С. 19-34.

95. Розенцвайг А.К. Формирование энергосберегающих структур при проектировании процессов переноса и оптимизации их режимных параметров // Известия вузов. Проблемы энергетики. -2003. -№ 7-8. С. 58-67.

96. Рубашкин А.С., Вербицкий В.Л., Рубашкин В.А. Методы моделирования технологических процессов, происходящих в энергетическом оборудовании // Теплоэнергетика. 2003. - № 8. - С. 44-48.

97. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат.лит. 1965. - 388 с.

98. Сенницкий В. Л. О движении пульсирующего твердого тела в вязкой колеблющейся жидкости // Журнал ПМТФ. -2001. Т. 42, № 1. - С. 82-86.

99. Синайский Н.А., Гошей Т.А. Использование метода тяжелой кавитации для сжигания мазута и орэмульсий // Теплоэнергетика. -2003, №5.-С. 76-80.

100. Сосинович В. А., Цыганов В. А., Пурис В. И., Герцович В. А. Модель дробления и коалесценции пузырьков газа в турбулентномпотоке жидкости // Инж.-физ. жури. 1997. - Т. 70, № 6. - С. 958-966.

101. Стебновский С.В. О поведении жидких дисперсных сред при динамических нагрузках // Журнал ПМТФ. -1994. № 5. - С. 6877.

102. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками / Пер. с польского JL: Химия. - 1975. - 384 с.

103. Теплицкий Ю.С., Ковенский В.И. Дисперсные системы со взвешенными частицами: проблема масштабирования и критерии гидродинамического подобия // Инженерно-физический журнал. -1999. Т. 72, № 2. - С. 312-316.

104. Тронов В.П., Розенцвайг А.К. Гидродинамические условия гравитационного расслоения эмульсий при движении по трубопроводам в турбулентном режиме // Труды ТатНИПИнефть. 1974. -Вып. 29. - С. 15-21.

105. Тронов В.П., Розенцвайг А.К. Использование кривых осаждения для расчетов отстойной аппаратуры при подготовке нефти // Труды ТатНИПИнефть. 1975. - Вып. 33. - С.24-30.

106. Тронов В.П., Розенцвайг А.К. К определению частоты слияний капель в дисперсных системах жидкость-жидкость // ЖПХ. -1975. Т. 48, Вып. 5. - С. 1162-1164.

107. Тронов В.П., Розенцвайг А.К. Коалесценция дисперсной фазы жидкостных эмульсий при движении в турбулентном режиме // ЖПХ. 1976. - Т. 49, Вып. 1. - С. 231-232.

108. Турбулентность. Принципы и применения. Под ред. У.Фроста и Т.Моулдена / Пер. с англ. М.: Мир. - 1980. - 536 с.

109. Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения / Пер. с англ. -М.: Мир. 1972.-440 с.

110. Фортье А. Механика суспензий 7 Пер. с англ. М.: Мир. -1971.-264 с.

111. Харченко В.В. Исследование с использованием нескольких моделей как общий метод физического моделирования // Инженерно-физический журнал. 1999. - Т. 72, № 2. - С. 355-358.

112. Харченко В.В. Метод физического моделирования и его возможности. // Инженерно-физический журнал. -2001. Т. 74, № 5. -С. 167-170.

113. Хьюитт Дж., Холл-Тейлор Н. Кольцевые двухфазные течения / Пер. с англ. М.: Энергия. - 1974. - 408 с.

114. Ширяева G.O. Колебания вязкой сфероидальной капли с учетом капиллярных сил // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. -1997.-№2.-С. 149-155.

115. Шрайбер А. А., Милютин В. Н., Яценко В. П. Гидромеханика двухкомпонентных потоков с твердым полидисперсным веществом. Киев: Наук. Думка. - 1980. - 249 с.

116. Шрайбер А.А., Гавин Л.Б., Наумов В.А., Яценко В.П. Турбулентные течения газовзвеси. Киев: Наук. Думка. -1987. -239 с.

117. Эмульсии. Под ред. Ф.Шермана / Пер. с англ. Л.: Химия.1972.-448 с.

118. Al-Mulla A., Gupta R.K. Droplet coalescence in the shear flow of model emulsions // Heologica Acta, 2000. Vol. 39 (1), Jan. - P. 20-25.

119. Almusallam A.S., Larson R.G., Solomon M.J. A constitutive model for the prediction of ellipsoidal droplet shapes and stresses in immiscible blends // Journal of Rheology. 2000. - Vol. 44 (5), Sep-Oct. -P. 1055-1083.

120. Arai K., Konno M., Matunaga Y., Saito S. Effect of dispersed-phase viscosity on the maximum stable drop size for breakup in turbulent flow //Journal of Chem. Engng. of Japan. 1977. - Vol. 10, no. 4. - P. 325330.

121. Argaman Y., Kaufman W.J. Turbulence and flocculation // Proc. of ASCE. Journal of the Sanitary Engng. Div. 1970. - Vol. 96, no. SA2. -P. 223-241.

122. Baldi G., Conti R., Alaria E. Complete suspension of particles in mechanically agitated vessels // Chem. Engng. Sci. 1978. - Vol. 33, no. 1. -P. 21-25:

123. Ban Т., Kawaizumi F., Nii S., Takahashi K. Study of drop coalescence behavior for liquid-liquid extraction operation // Chem. Eng. Sci.- 2000. Vol. 55, Issue 22. - P. 5385-5391.

124. Barnea D., Hotter M.S., Resnik W. Dynamic behaviour of an agitated two-phase reactor with dynamic variations in drop diameter // Chem. Engng. Sci. 1978. - Vol. 33, no. 2. - P. 205-217.

125. Baron Т., Sterling C., Schueler A.P. Viscosity of suspension // Review and application to two-phase flow. Proceedings of the third Midwestern conference of fluid mechanics. - 1953. - June. - P. 103-128.

126. Basaran Osman A. Small-Scale Free Surface Flows with Breakup: Drop Formation and Emerging Applications // A.I.Ch.E. Journal.- 2002. Vol. 48, Issue 9. - P. 1842-1848

127. Brenn G., Valkovska D., Danov K.D. The formation of satellite droplets by unstable binary drop collisions // Physics of Fluids. 2001. -Vol. 13 (9), Sep. - P. 2463-2477.

128. Brown D.E:, Pitt K. Drop size distribution of stirred noncoalesc-ing liquid-liquid systems // Chem. Engng. Sci. 1972. - Vol. 27, no. 3. - P. 577-583.

129. Brown D.E., Pitt K. Effect of impeller geometry on drop breakup in a stirred liquid liquid contactor // Chem. Engng. Sci. -1974. - Vol. 29, no. 2. - P. 345 - 348.

130. Calabrese R.V., Chang T.P.K., Dang P.T. Drop breakup in turbulent stirred-tank contractors. Part 1. Effect of dispersed phase viscosity // A. I. Ch. E. Journal. 1986. - Vol. 32, no. 4. - P. 657-666.

131. Cardoso S.S.S., Zarrebini M. Sedimentation of polydispersed particles from a turbulent plume // Chem.Eng.Sci. 2001 - Vol.56, no. 16.- P. 4725-4736.

132. Cendel J.A., Farugul A.A., Finnigan J.W., Wright C.A., Knudsen J.G. Laminar and turbulent flow of unstable liquid-liquid emulsions // A.I.Ch.E. Journal. 1962. - Vol. 8, no. 3. - P.335-339.

133. Ghen H.T., Middleman S. Drop size distribution in agitated liquid-liquid systems // A.I.Ch.E. Journal. 1967. - Vol. 13, no. 5. - P. 989995.

134. Clark A.T., Lai M., Ruddock J.N., Warren P.B. Mesoscopic simulation of drops in gravitational and shear fields // Langmuir. — 2000. -Vol. 16 (15), Jul 25. P. 6342 - 6350.

135. Clark M.M. Drop breakup in a turbulent flow. 1.Conceptual and modeling considerations. II. Experiments in a small mixing vessels // Chem. Engng. Sci. - 1988. - Vol. 43, no. 3. - P.671-679, 681-692.

136. Clay P.H. The mechanism of emulsion formation in turbulent flow // Akademie van Wetenschappen (Amsterdam), Proceedings. -1940. -Vol. 43.-P. 852-965.

137. Cohen I., Nagel S.R. Testing for scaling behavior dependence on geometrical and fluid parameters in the two fluid drop snap-off problem // Physics of Fluids. 2001. - Vol:13 (12). - P: 3533-3541;

138. Collins S.B., Knudsen J.G. Drop size distributions produced by turbulent pipe flow of immiscible liquids // A.I.Ch.E. Journal. 1970. -Vol. 16, no. 6.-.P. 1072-1080.

139. Coulaloglou C.A., Tavlarides L.L. Drop size distributions and coalescence frequencies of liquid-liquid dispersions in flow vessels // A.I.Ch.E. Journal. 1976.- Vol.22, no. 2. - P. 289-297.

140. Cristini V., Blawzdziewicz J., Loewenberg M., Collins L.R. Breakup in stochastic Stokes flows: sub-Kolmogorov drops in isotropic turbulence // Journal of Fluid Mechanics. 2003. - Vol. 492, Oct 10. -P. 231-250.

141. Curl R.L. Dispersed phase mixing. Part 1. Theory and effects in simple reactors. Part II. Measurements in organic dispersed systems // A.l.Ch.E.Journal. 1963. - Vol. 9, no. 2. - P.175-181, 196-202.

142. Delichatsious M.A., Probstein R.F. Coagulation in turbulentflow: theory and experiment // J. Colloid and Interface. Sci. 1975. - Vol. 51, no. 3.-P. 394-405.

143. Delichatsious M.A., Probstein R.F. The effect of coalescence on the average drop size in liquid-liquid dispersions // Ind. and Engng Chemistry., Fundamentals. 1976. - Vol. 15, no. 2. - P. 137-138.

144. Deshpande K.B:, KumarS. Anew characteristic of liquid-liquid systems-inversion holdup of intensely agitated dispersions // Chem. Eng. Sci. 2003, Vol. 58 (16). - P. 3829-3835.

145. Doshi P., Cohen I., Zhang W.W., Siegel M., Howell P., Basaran О.А., Nagel S.R. Persistence of memory in drop breakup: The breakdown of universality // Science. 2003. - Vol. 302 (5648), Nov 14. - P. 11851188.

146. Doulach M.S. An effect of hold-up on drop sizes in liquid-liquid dispersions // Ind. and Engng Chemistry., Fundamentals. 1975. - Vol. 14, no. 2. - P. 137-138.

147. Duchemin L., Eggers J., Josserand C. Inviscid coalescence of drops // Journal of Fluid Mechanics. 2003. - Vol. 487, Jul 25. - P. 167178.

148. Eibeck A., Wagner W. Stochastic interacting particle systems and nonlinear kinetic equations // Annals of Applied Probability. 2003. -Vol. 13 (3). - P. 845-889.

149. Fohanno S., Oesterle B. Analysis of the effect of collisions on the gravitational motion of large particles in a vertical duct // International Journal of Multiphase Flow. 2000. - Vol. 26, Issue 2. - P. 267-292.

150. Garside J., AI-Dibouni M.R. Velocity voltage relationships for fluidization and sedimentation in solid-liquid systems /And. and Engng. Chem., Process Des. and Dev. - 1977. - Vol. 16, no. 2. - P. 206-214.

151. Gillespie T. The effect of size distribution on the rate constants for collisions in disperse systems // J.Colloid.Sci. 1963. - Vol. 18, no.6.1. P. 562-567.

152. Gnanasundaram S., Degaleeson Т.Е., Laddha G.S. Prediction of mean drop size in bath agitated vessels // Canadian J. of Chem. Engng. -1979. Vol. 57, no. 2. - P. 141-144.

153. Godbille F.D., Picot J.J.C. Drop breakup in combined shear and extensional flow conditions // Advances in Polymer Technology. 2000. -Vol. 19(1).-P. 14-21.

154. Gonzalez-Ochoa H., Ibarra-Bracamontes L., Arauz-Lara J.L. Two-stage coalescence in double emulsions // Langmuir. 2003. - Vol. 19 (19). -P. 7837-7840.

155. Graf W.H., Robinson M., Yucel O. The critical-deposit velocity of solid-liquid mixtures // Hydrotransport 1. First Int.Conf. on the Hydraulic Transp. of Solids in Pipes. 1970. - 1 st - 4 ht September, no.H5. -P. 77-88.

156. Greco F. Second-order theory for the deformation of a Newtonian drop in a stationary flow field // Physics of Fluids. 2002. - Vol. 14 (3). - P. 946-954.

157. Groothuis H., Zuiderweg F.J. Coalescence rate in a continuous flow dispersed phase systems // Chem. Engng. Sci. 1964. - Vol. 19, no.l. - P. 63- 66.

158. Hagesaether L., Jakobsen Н.А., Svendsen H.F. A model for turbulent binary breakup of dispersed fluid particles // Chem.Eng.Sci. 2002. -Vol. 57, no. 16.-P. 3251-3267.

159. Higashitani K., Iimura K., Sanda H. Simulation of deformation and breakup of large aggregates in flows of viscous fluids // Chem.Eng.Sci. 2001. - Vol. 56, no. 9. - P. 2927-2938.

160. Hinze J.O. Fundamentals of hydrodynamic mechanism of splitting in dispersion processes // A.I.Ch.E. Journal. 1955. - Vol. 1, n.3. -P. 289-295.

161. Howarth W.J. Coalescence of drops in a turbulent flow field7/ Chem. Engng Sci.- 1964. Vol. 19, no. 1. - P. 33-38.

162. Howarth W.J. Measurement of coalescence frequencies in a agitated tank//A.I.Ch.E. Journal. 1967. - Vol. 13, no.5. - P. 1007-1013.

163. Hughmark G.H. Drop breakup in turbulent pipe flow // A.I.Ch.E. Journal. 1971. - Vol. 17, no.4. - P. 1000.

164. Ito R., Hirata Y., Kita O., Seno S., Omadaka K., Fukui R. Experimental study on behavior of turbulence in a fully developed pipe flow // Journal of Chem.Engng. of Japan. 1977. - Vol. 10, no. 3. - P. 194-199.

165. Iveson S. M. Granule coalescence modelling: including the effects of bond strengthening and distributed impact separation forces // Chem. Eng. Sci. 2001. - Vol. 56, no.6. - P. 2215-2220.

166. Jeffreys G.V., Davies G.A., Pitt K. The analysis of coalescence in a continuous mixer settler systems by a differential model // A.I.Ch.E. Journal.- 1970. -Vol. 16, no.5. P. 823-831;

167. Karabelas A.J. Drop size spectra generated in turbulent pipe flow of dilute liquid-liquid dispersions7/ A.I.Ch.E. Journal. 1978. - Vol. 24, no. 2. - P.170-180.

168. Konno M., Arai K., Saito S. The effects of viscous and inertial forces on drop breakup in an agitated tank // Journal of Chem.Engng. of

169. Japan. 1977. - Vol. 10, no.6. - P. 474-477.

170. Knops Yolanda M. M., Slot Johan J. M., Elemans Pierre H. M., Bulters Markus J. H. Simultaneous Breakup of Multiple Viscous Threads Surrounded by Viscous Liquid // A.I.Ch.E. Journal. 2001. - Vol. 47. - Issue 8.-P. 1740-1745.

171. Kubie J. Settling velocity of droplets in turbulent flow // Chem. Engng. Sci. 1980. - Vol. 35, no.8. - P. 1787-1793.

172. Kubie J., Gardner G.C. Drop sizes and drop dispersion in straight horizontal tubes and in helical coils // Chem. Engng. Sci. 1977. - Vol. 32, по.З.-Р. 195-202.

173. Kuboi R., Komasaws J., Otake T. Collision and coalescence of dispersed drops in turbulent liquid-liquid flow.// Journal of Chem.Engng. of Japan. 1972.- Vol. 5, no.4. - P. 423-424.

174. Lee С. H., Reitz D. An experimental study of the effect of gas density on the distortion and breakup mechanism of drops in high speed gas stream // International Journal of Multiphase Flow. 2000. - Vol. 26, -Issue 2, - P. 229-244.

175. Li H.Z. Bubbles in non-Newtonian fluids: Formation, interactions and coalescence // Chem. Eng. Sci. 1999. — Vol. 54, no. 13-14. -P.2247-2254.

176. Liu L. X., Litster J. D. Population balance modeling of granulation with a physically based coalescence kernel // Chem. Eng. Sci. 2002.- Vol. 57, no. 12. P. 2183-2191

177. Machu G., Meile W., Nitsche L.C., Schaflinger U. Coalescence, torus formation and breakup of sedimenting drops: experiments and computer simulations // Journal of Fluid Mechanics. -2001. Vol. 447, Nov 25.- P. 299-336.

178. Madden A.J., Damerell G.L. Coalescence frequencies in agitated liquid-liquid systems // A.I.Ch.E. Journal. 1962.- Vol. 8, no. 2. - P. 233

179. Mao M.L., Marden S.S. Stability of concentrated crude oil-in-water emulsions as a function of shear rate, temperature and oil concentration // The Journal of Canad. Petrol. Technology. 1977. - Vol; 16, no. 2. -P. 54-59.

180. Martula D. Stefan, Bonnecaze Roger Т., Lloyd Douglas R. The effects of viscosity on coalescence-induced coalescence // International Journal of Multiphase Flow. 2003. - Vol. 29, Issue 8. - P. 1265-1282.

181. McCoy B.J., Madras G .Analytical solution for a population balance equation with aggregation and fragmentation // Chem. Eng. Sci. -2003. -Vol. 58, no.13. P. 3049-3051.

182. McManamey W.J. Sauter mean and maximum drop diameters of liquid-liquid dispersions in turbulent agitated vessels at low dispersed phase hold-up // Chem. Engng. Sci. 1979.- Vol. 34, no. 3.- P. 432-434.

183. Menchaca-Rocha-A., Martinez-Davalos A., Nunez-R., Popinet S., Zaleski S. Coalescence of liquid drops by surface tension // Physical Review, ser.E. 2001. - Vol. 63 (4): Art. No. 046309. - Part 2.

184. Mizek T. Coalescence of drops in an agitated liquid-liquid extractor // Collection of Czechoslov. Chem. Commun. 1964. - Vol. 29, no. 9.- P. 2086-2093.

185. Mizek T. Hydrodynamic behavior liquid extractors // Collection of Czechoslovak Chem. Commun. 1963. - Vol. 28, no. 7. - P. 1631- 1639.

186. Mlynek J., Resnik W. Drop size in an agitated liquid-liquid systems // A.I.Ch.E.Journal. 1972. - Vol. 18, no. 1.- P. 122-127

187. Mugele R.A. Maximum stable droplets in dispersoids // A.I.Ch.E. Journal. 1960. - Vol. 6, no. 1. - P. 3-8.

188. Ni X., Mignard D., Saye В., Johnstone J. C., Pereira N. On the evaluation of droplet breakage and coalescence rates in an oscillatory baffled reactor // Chem. Eng. Sci. 2002. - Vol. 57, no. 11. - P. 2101-2114

189. Otake Т., Tone S., Nakao K., Mitsuhashi Y. Coalescence and breakup of bubbles in liquid // Chem. Engng. Sci.- 1977. Vol. 32, no. 4. -P. 377-383.

190. Park J.Y., Blair L.M. The effect of coalescence on drop size distribution in an agitated liquid-liquid dispersion // Chem. Engng. Sci. -1975.- Vol. 30, no. 5. P. 1057-1064.

191. Paul H.J., Sleicher C.A., Jr. The maximum stable drop size in turbulent flow: effect of pipe diameter // Chem. Engng. Sci. 1965. -Vol; 20, no, l.- P. 57-59.

192. Priore Brian E., Walker Lynn M. Coalescence Analysis through Small-Angle Light Scattering. A.I.Ch.E. Journal. -2001. -Vol. 47, Issue 12. -P. 2644-2652.

193. Rahmani N.H.G., Masliyah J.H., Dabros T. Characterization of asphaltenes aggregation and fragmentation in a shear field // A.I.Ch.E. Journal. 2003. - Vol. 49 (7). - P. 1645-1655.

194. Rose H.E., Duchworth R.A. Transport of solid particles in liquid and gases // The Engineer. 1969. - Vol. 27, no. 5903.- P. 392-396; no. 5904. - P. 430-433; no. 5905. - P. 478-483.

195. Schonfeld F., Rensink D. Simulation of droplet generation by mixing nozzles // Chemical Engineering & Technology. 2003. - Vol. 26 (5). - P. 585-591.

196. Schwartzberg H.G., Treyball R.E. Fluid and particle motion in turbulent stirred tanks // Ind. and Engng. Chem., Fundam.- 1968. Vol. 7,no. 1. P. 1-12.

197. Sevik M., Lark S.H. The splitting of drops and bubbles by turbulent fluid flow // Trans. ASME, ser.D. Journal of Basic Engineering. -1973.-no. 1.-P. 122-129.

198. Shiloch K., Sideman S., Resnik W. Coalescence and breakup in dilute polydispersions // Canadian Journal of Chem. Engng.- 1973. Vol. 51, no. 5. - P. 542-549.

199. Shinnar R.J. On behavior of liquid dispersion in mixing vessels //Journal of Fluid Mech. -1961. Vol. 10, no. 2. - P. 259-275.

200. Shinnar R.J., Church J.M. Predicting particle size in agitated dispersion// Ind. and Engng. Chem. I960.- Vol. 52, no. 3. - P. 253-256.

201. Sideman S., Shiloch K., Resnik W. Hydrodynamics of dispersed phase crystallizes. II. Coalescence in three-phase liquid-liquid-solid systems // Ind. and Engng. Chem., Fundam. - 1972. - Vol. 11, no. 4. - P.570-578.

202. Simmons M. J. H., Azzopardi B. J. Drop size distributions in dispersed liquid-liquid pipe flow // International Journal of Multiphase Flow. 2001. - Vol. 27, Issue 5. - P. 843-859.

203. Simon M., Schmidt S.A., Bart H.J. The droplet population balance model. Estimation of breakage and coalescence // Chemical Engineering & Technology. 2003. - Vol. 26 (7). - P. 745-750.

204. Singh P., Hesla Т. I., Joseph D. D. Distributed Lagrange multiplier method for particulate flows with collisions // International Journal of Multiphase Flow. 2003. - Vol. 29, Issue 3. - P.495-509.

205. Slecher C.A., Jr. Maximum stable drop size in turbulent flow // A.I.Ch.E. Journal. 1962. - Vol. 8, no. 4. - P.471-477.

206. Sprow F.B. Drop size distribution in strongly coalescing agitated liquid-liquid system // A.I.Ch.E. Journal. 1967.- Vol. 13, no. 5.- P. 995998.

207. Sprow F.B. Distribution of drop size produced in turbulent liquid-liquid dispersions // Chem. Engng. Sci. 1967.- Vol. 22, no. 3. - P.435-442.

208. Stamatoudis M., Tavlarides L.L. Effect of continuous-phase viscosity on the drop sizes of liquid-liquid dispersions in agitated vessels // Ind. and Engng. Chem. Process Des. and Dev. 1985.- Vol. 24, no. 4.- P. 1175-1181.

209. Tanaka Yohsuke, Oba Gen, Hagiwara Yoshimichi. Experimental study on the interaction between large scale vortices and particles in liquid—solid two—phase flow // International Journal of Multiphase Flow. -2003.- Vol. 29, no. 3.-P. 361-373.

210. Taylor G.I. The formation of emulsions in definable fields of flow // Proc. of the Royal Soc., ser.A. 1934.- no. 157. - P. 501-523.

211. Tse K. L., Martin Т., McFarlane С. M. and Nienow A. W. Small bubble formation via- a- coalescence dependent break-up- mechanism // Chem. Eng. Sci. 2003. - Vol. 58. - no. 2. - P. 275-286.

212. Verdier C., Brizard M. Understanding droplet coalescence and its use to estimate interfacial tension // Rheologica Acta. 2002.- Vol. 41(6), Oct,-P. 514-523.

213. Verdone N., White D.A. Numerical modeling of sedimentation processes // Chem.Eng.Sci. 2000, - Vol. 55. -no. 12. - P. 2213-2222.

214. Ward J.R., Knudsen J.G. Turbulent flow of unstable liquid-liquid dispersions: drop sizes and velocity distributions // A.I.Ch.E. Journal. -1967. Vol. 13, no. 2. - P. 356-365.

215. Wauters P.A.L., Scarlett В., Liu L.X., LitsterJ.D., Meest-ers G.M.H. A population balance model for high shear granulation // Chemical Engineering Communications. -2003. -Vol. 190, no. 10. P. 1309-1334.

216. Wu Y.Y., Zinchenko A.Z., Davis R.H. General ellipsoidal modelfor deformable drops in viscous flows // Industrial & Engineering Chemistry. Research. 2002, - Vol. 41(25), Dec. 11, - P. 6270-6278.

217. Xue Bo, Sun Yan. Modeling of sedimentation of polydisperse spherical beads with a broad size distribution // Chem.Eng.Sci. 2003. -Vol. 58, no. 8, - P. 1531-1543.

218. Zeitlin M.A., Tavlarides L.L. Fluid-fluid interaction and hydrodynamics agitated dispersions: a simulation model // The Canadian Journal of Chemical Engng. 1972. - Vol. 50, no. 2. - P. 207-215.