Центробежное сепарирование полидисперсных гетерогенных систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат технических наук Байгузин, Фархад Абдряуфович

• Байгузин, Фархад Абдряуфович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Байгузин, Фархад Абдряуфович

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Заключение диссертации по теме «Процессы и аппараты химической технологии», Байгузин, Фархад Абдряуфович

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. Проведен анализ литературных данных, позволяющий сделать заключение, что в процессах синтеза силоксановых каучуков образуются стойкие водосилоксановые эмульсии с нетривиальным гранулометрическим составом, наиболее обоснованным описанием дисперсного состава которых, является логарифмически-нормальное распределение.

2. В настоящее время в качестве теоретических основ для практических расчетов, как правило используются модели однофазных монодисперсных потоков, не учитывающие основной специфики процесса, а именно расслоения двухфазного потока в межтарелочном зазоре сепаратора, и нетривиального состава и свойств разделяемых компонент.

2. Для описания гидродинамических процессов двухфазных полидисперсных потоков в межтарелочном зазоре центробежных сепараторов использована модель многоскоростных континуумов. Предложены реологические соотношения, замыкающие систему балансовых уравнений движения смеси и дисперсной фазы в межтарелочном зазоре. Для описания особенностей разделения полидисперсной распределенной фазы определены функции распределения частиц по размерам.

3. Уравнения движения полидисперсной двухфазной смеси проанализированы методами теории подобия, для чего определены масштабы характерных величин процесса, сформулированы основные критерии подобия и оценены порядки значимости членов в уравнениях.

4. Сформулирована математическая модель процесса тонкослойного сепарирования полидисперсных эмульсий, установлено, что слои отсепарирован-ных компонент смеси на поверхности тарелок инициируют в двухфазном ядре течения, которые носят характер пограничных слоев Экмана. Получены аналитические выражения для продольных профилей распределения скоростей в этих слоях, а также уравнение задающее профиль распределения кон

110 центрационных полей дисперсной фазы в двухфазном ядре. Сформулировано уравнение, определяющее толщину слоев Экмана.

5. Разработана приближенная схема прогноза технологических параметров процесса и программа рассчета характеристик течения в межтарелочном зазоре сепаратора для случая разделения полидисперсной эмульсии, исследована общая картина течения фаз для случая разделения водосилоксановых эмульсий.

6. Проведена проверка соответствия разработанной модели сепарирования эмульсий реальному процессу разделения водосилоксановых эмульсий в центробежном сепараторе.

7. Показана эффективность разработанной методики расчета процесса центробежного сепарирования полидисперсной эмульсии. Разработаны рекомендации для проведения проверочных расчетов технологического процесса и проектных расчетов сепарационного оборудования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Байгузин, Фархад Абдряуфович, 2000 год

1. Авдеев Н.Я. Расчет гранулометрических характеристик полидисперсных систем. Ростовское книжн. изд. 1966.

2. Андреев С.Е., В.В. Товаров, Закономерности измельчения и исчисления характеристик гранулометрического состава 1953.

3. Martin, С.Е. Blyth, H.Tongue, J. Franklin Inst., Aug a. Sept., 1927.

4. A.J.Weinig, Colorado Scool of Mines Quart., 28, №3 1933.

5. A.M.Gaudin, Trans. Am. Inst. Mining, Met. Eng., 73 1926.

6. Андреев C.E., Горный журнал, №6 1939.

7. Андреев С.Е., Горный журнал, №4 1950; №11 1951. 8.Schumann, Mining Technology, 4, №4 1940.

8. Andreasen, Kolloidchem. Beihefte, 27,H. 6 1928.

9. Rosin, E.Rammler, Zement, 16 1927, 31 1939. 11 .Rosin, E.Rammler, Koll. Z., 67, H.I 1954.

10. Rosin, E.Rammler, Ber. 52 des Reichskolenrates, Berlin, 1933.

11. Романовский В.И., Математическая статистика, 1938.

12. Pearson, Phil. Trans. Roy. Soc. London, 186, 343 1896.

13. Bennett, The Colliery Guard., 153, №3, 960 1936.

14. Rammler, Forsch. Fortschr., 30,1 1956.

15. Roller, USA Bur. of Mines, Techn. Paper, 400,1931.

16. Roller, J. Franklin Inst., 223 1937.

17. Roller, J. Fhys. Chem., 45, №2 1941.

18. Svensson, A New Formula for Particle Size Distribution of Products Produced by Comminution, Stokholm, 1955.

19. Авдеев Н.Я., Материалы V межвузовской конференции математических кафедр Юга РСФСР, Грозный, 1963.

20. Авдеев Н.Я., Об аналитическом методе расчета седиментометрического дисперсионного анализа, Изд. Ростовского университета, 1964.

21. Шифрин К.С., Труды ГГО им. А.И. Войекова, вып. 46 (108), Гидрометео-издат, 1955.

22. Фаренволд A.B., Теория и практика дробления и тонкого измельчения, ГОНТИ, 1932.25.3агустин А.И., Сб. "XV лет на службе социалистического строительства", Механобр, т. 1, 1940.

23. Griffith, Cañad. J. Res., 21 №6 1943

24. Разумовский H.K., Записки Лен. Горного ин-та, т. 20 1948.

25. Разумовский Н.К., ДАН СССР, новая серия, XXVIII, №9 1940.

26. Коузов П.А., Г.А. Иофинов, Сб. "ВНИИ охраны труда ВЦСПС в Ленинграде, 1967.

27. Коузов П.А., Г.А. Иофинов, Сб. "Борьба с силикозом", т. VII, Изд. "Наука", 1967.

28. Пономарев H.H., Труды НАМИ, вып. 42, 1961.

29. Самсонов В.Т., Сб. "Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС", вып. 4 (30), Профиздат, 1964.Т.

30. Hatch, J. Franklin Inst., 215 №1 1933.

31. Hatch, S.P. Choate, J. Franklin Inst., 207 №3 1929.

32. Колмогоров A.H., ДАН СССР, новая серия, №2 1941.

33. Самсонов В.Т., Сб. "Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС", вып. 3 (29), Профиздат, 1964.

34. Фукс H.A., Механика аэрозолей, Изд. АН СССР, 1955. 38.Черный Л .М., ДАН СССР, 72, №5 1950.

35. Берштейн С.Н., Теория вероятностей, 1946.

36. Ромашов Г.И., Основные принципы и методы определения дисперсного состава промышленных пылей, .Н.ЛИОТ, 1938.

37. Ромашов Г.И., Теоретическая схема седиментации и коагуляции промышленных пылей, ЛИОТ, 1935.

38. Шкоропад Д.Е. Центрифуги и сепараторы // Химическое и нефтяное машиностроение. 1966. - N 5. - С. 29-33.

39. Шкоропад Д.Е., Новиков О.П. Центрифуги и сепараторы для химических производств. М.: Химия, 1987. -256 с.

40. Бремер Г. И. Жидкостные сепараторы. М.: Машгиз, 1957. - 243 с.

41. Гольдин Е.М. Гидродинамический поток между тарелками сепаратора // ОТГН. 1957. - N7. - С.80-88.

42. Гольдин Е.М. Линейная теория межтарелочных потоков // Труды ВНИ-ЭКИпродмаш. 1975. - N 46. - С.20-23.

43. Гольдин A.M.,Карамзин В.А. Гидродинамические основы процессов тонкослойного сепарирования. М.: Агропомиздат, 1985. - 264 с.

44. Карпычев В.А., Семенов Е.В. Гидромеханические процессы технологической обработки молочных продуктов. Обоснование и математическое моделирование. М.: Легкая и пищевая пром-ть, 1982. - 240 с.

45. Гольдин Е.М., Карамзин В.А., Новикова Г.Д. Нелинейный гидродинамический поток между тарелками сепаратора (метод итераций) // Труды ВНИ-ЭКИпродмаш. 1976. - N 46.- С.25-31.

46. Гольдин Е.М., Карамзин В.А. Исследование нелинейных осесимметрич-ных потоков между тарелками сепаратора методом малого параметра // Труды ВНИЭКИпродмаш. 1976. - N 46. - С.32-44.

47. Липатов H.H. Сепарирование в молочной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1971. - 400 с.

48. Лысковцев И.В. Разделение жидкостей на центробежных аппаратах. М.: Машиностроение, 1968. - 144 с.

49. Романков П.Г., Плюшкин С.А. Жидкостные сепараторы.-Л.: Машиностроение, 1976.-256 с.

50. Соколов В.И. Центрифугирование. М.: Химия, 1976. - 407 с.

51. Лукьянов Н.Я. Теория и расчет молочных сепараторов.- М.: Пищевая пром-ть, 1977.-248 с.

52. Скворцов JI.C. Исследование разделяющей способности осадительного пространства центробежного сепаратора-очистителя // ТОХТ. 1984. - Т. 18, N3. - С.346-353.

53. Чесноков В.М. О развитии ламинарного течения жидкости в межтарелочном пространстве сепаратора // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1978.-N2.-С. 16-27.

54. Bohman Н. Liquid flow in disk stalk without distribution holes and wiht long caulks. Numerical evaluation of two different patterns. // Alfa Laval.- Tumba: 1975. -27p.

55. Соколов В.И., Семенов E.B., Ливищев A.H. О равномерном распределении жидкости по пакету тарелок в сепараторах // Сахарная промышленность. 1973.-N12.-С.56-60.

56. Соколов В.И. Теоретические основы осадительного центрифугирования // ТОХТ. 1967.- Т. 1. - N 2. - С.200-213.

57. Шафигуллин Р.Х. Моделирование процессов центробежного сепарирования водосилоксановых эмульсий : Дисс. канд. техн. наук / КХТИ. Казань, 1990.- 111 с.

58. Жуков В.Н., Плюшкин С.А., Таганов И.Н. Математическая модель двухфазного течения в межтарелочном зазоре сепаратора // ТОХТ. -1971.-N5.-С.417-422.

59. Жуков В.Н., Плюшкин С.А.,Таганов И.Н. Об уравнении движения двухфазного потока между тарелками сепаратора // ТОХТ. 1970. - N 4. - С.293-296.

60. Семенов Е.В.,Карамзин В.А. Особенности двухфазного потока в межтарелочном пространстве сепаратора // Труды ВНИЭКИпродмаша. 1976. -Вып.46. -С.58-63.

61. Ахмадиев Ф.Г., Дорохов И.Н., Кафаров В.В. Новый метод расчета центробежных сепараторов // ДАН СССР. 1984. - Т.274. - N 5. - С.1156-1159.

62. Саламатин А.Н., Поникаров И.И., Перелыгин и др. Критериальный анализ уравнений гидродинамики процессов тонкослойного сепарирования // ТОХТ. 1993. - Т.27. - N 3. - С. 277-281.

63. Саламатин А.Н., Поникаров И.И., Перелыгин O.A. и др. Исследоваеие течений в пограничных слоях в процессах тонкослойного сепарирования // ТОХТ.- 1995.- Т.29.- N 1.- С.9-14.

64. Ungarish.M. On shear Layers in mixture separation in rotating containers with inclined walls. Fluid Mech./ 1988.-193-p27-51.

65. Rommel Wolfgan, Blab Echart. Die Strömung zweier nichmischbarer Flüssigkeiten und von mitschwimmenden tropien zwischtn paralelen geneigten platten./ Chem. Ing. Tech./ 1988-60 N11 p 916-917

66. Ungarish Marius Side wall effect in centrifugal separation of mixtures. /Phys. Fluid. A./-1989-l,N5-c 810-818

67. Ungarish Marius Spin up from rest a mixture. /Phys. Fluid. A./-1990-2,N2-c 160-166

68. Ungarish.M. Spin-up from rest of a light-particle suspension in a cylin-der:theory and observations. /Int.J.Multiphase Flow. / 1991-17, №l-c 131-143

69. Dahlkild A.A., Amberg G. Rotating axial flow of a continuously separating mixture./ J. Fluid mech.-1994-266-p.

70. Amberg G., Dahlkild A.A., Bark F.H., Henningson D. On time dependent setting of a dilute suspension in a rotating conical chanel. / J. Fluid mech./ 1986, 119, c. 473-502.

71. Гольдин E.M. Исследования в области теории центрифуг пищевой промышленности. Автореф. дис.докт.техн. наук/ МТИПП. М.: 1967.-30с.

72. Гольдин Е.М., Юровский В.К. Течение жидкости и характеристики осаждения в межтарелочном пространстве сепараторов со сплошными направляющими ребрами и гидравлическим затвором на периферии// ТОХТ. -1982. №5. Т. 16. С.670-678.

73. Гольдин Е.М. Гидродинамика осветляющих сепараторов с направляющими ребрами и периферийным питанием// ТОХТ. -1971. №2. С.279-287.

74. Соколов В.И. Современные проблемы интенсификации процессов центрифугирования // ЖПХ. 1986. №9. Т.59. С. 1949-1955.

75. Тутевич В.П., Чесноков В.М. Уравнения Навье-Стокса в биконической системе координат и их линеаризация применительно к процессу тонкослойного центрифугирования//ТОХТ. 1984. №6. Т. 18. С.801-810.

76. Романков П.Г., Плюшкин С.А., Виноградова М.Г. Жидкостные сепараторы. JL: Машиностроение. 1976.-256с.

77. Поникаров И.И. Исследование процессов гидродинамики и массопереда-чи в противоточных центробежных экстракторах. Автореф. дис.докт.техн. наук. Казань, 1971.

78. Поникаров И.И., Александровский С.А. Исследование двухслойного течения и массопередачи через поверхность раздела в кольцевом канале центробежного аппарата. Казань: КХТИ, 1985.

79. Соколов В.И. Современные промышленные центрифуги М.: Машиностроение, 1967.-523с.

80. Горяинов Л.Г., Шабалин К.И. Влияние концентрации исходной суспензии на чистоту отстаиваемой жидкости// Известия вузов. Химия и химическая технология. 1970. №1. T.XIII.

81. Dahlkild A.A., Greenspan Н.Р On the flow of a rotating mixture in a sectioned cilinder // J. Fluid mech.-1984-198-p 155-175.

82. Ахмадиев Ф.Г. Методы расчета совокупности гидромеханических и механических процессов химической технологии в гетерогенных средах : Дисс. . док. техн. наук / КХТИ. Казань, 1984. - 430 с.

83. Саламатин А.Н. Математические модели дисперсных потоков. Казань : Изд.КГУ, 1987.- 171 с.

84. Дорохов И.Н., Кафаров В.В., Нигматулин Р.И. Общие уравнения движения многофазных монодисперсных систем с химическими реакциями и процессами тепло- и массопереноса// ТОХТ. 1977. - Т.П. - N 2. - С. 163-178.

85. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. М.: Наука, 1978. - 236 с.

86. Саламатин А.Н. О построении и обосновании макроскопических уравнений механики многофазных сред. Люберцы: Изд-во ВИНИТИ, 1982. - 49 с.

87. Буевич Ю.А. Взаимодействие фаз в концентрированных дисперсных системах // ПМТФ. 1966. - N 3. - С.115-117.

88. Сафрай В.М. О применении ячеечной модели к расчету вязкости дисперсных систем //ПМТФ. 1970. - N 1. - С.183-185.

89. Слободов Е.Б., Чепура И.В. К вопросу о ячеечных моделях двухфазных сред // ТОХТ. 1982. - Т. 16. - N3.- С.331 -335.

90. ЮО.Хаппель Дж., Бреннер Г. Гидродинамика при малых числах Рейнольдса: Пер. с англ. М.: Мир, 1976. - 630 с.

91. Буевич Ю.А., Щелчкова И.Н. Реологические свойства однородных мелкодисперсных суспензий. Стационарные течения // ИФЖ. 1977. - Т.ЗЗ. -N 5. - С.872-1013.

92. Чижов Е.В. Об эффективной вязкости суспензии сферических капель //

93. Виноградова М.Г., Плюшкин С.А., Романков П.Г. Особенности процесса осаждения аморфной дисперсной фазы в центробежном поле // ЖПХ, 1971. Т.44. №5. С.1056-1061.

94. Виноградова М.Г., Плюшкин С.А., Романков П.Г. Определение разде-ляемости дисперсно неустойчивых систем при их центрифугировании // ЖПХ, 1973. №8. С. 1729-1734.

95. Соколов В.И., Торосян Д.С. Расчет производительности сепараторов по заданному качеству разделения // Известия вузов. Пищевая технология. 1967. №1. С.92-95.

96. Ю.Сурков В.Д., Золотин Ю.П., Лимантов Г.А. Молочная промышленность 1957. -№5.

97. Ш.Васильев В. Поляк А. Молочная промышленность 1960. -№9. 112.Липатов H.H. Молочная промышленность 1959. -№1.

98. З.Цюрупа H.H. Распределение диспергированной фазы по размеру частиц // Коллоидный журнал. 1964. XXVI. С.117-125.

99. Перелыгин O.A. Совершенствование технологии синтеза полисилокса-нов на основе моделирования процесса центробежного сепарирования эмульсий. Дисс.докт.техн.наук/КГТУ. Казань: 1997. -272 с.120

100. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. -М.: Наука, 1972. -440 с.

101. Бэтчэлор Дж. Введение в динамику жидкости. -М.: Мир, 1973. -779 с.

102. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. -Л.: Химия, 1971. -279с.

103. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. -М.: Наука, 1968. -288с.0" 2000 г.1. АКТо внедрении результатов исследования процесса центробежного сепарирования водосилоксановых эмульсий.

104. Применение предложенных в работе режимных параметров позволит оптимизировать процесс, уменьшить потери целевого продукта, сократить расходование реагентов.

105. Результаты диссертационной работы будут учтены при реконструкции се-парационного оборудования используемого в процессах разделения водосилоксановых эмульсий.главный инже завода СК им.1. Технический I1. Р.Г. Галеев