Моделирование гидродинамики потока в смесительно-отстойном экстракторе
Аннотация
Объектом исследования магистерской диссертации был смесительно-отстойный экстрактор. В ходе работы был сделан расчет данного экстрактора, а также сделан чертеж общего вида.
Определение параметров течения жидкости внутри смесительно-отстойного экстрактора традиционными методами, не представляется возможным ввиду сложности проведения натурных экспериментов и масштабирования. При этом практика применения таких аппаратов показывает, что существуют определенные неоднородности в течении растворов в различных частях аппарата, оказывающие влияние на параметры технологического процесса.
Следовательно, все большую актуальность приобретает разработка математической модели, которая позволила бы достоверно описывать гидродинамические, физико-химические, массообменные процессы, протекающие в такого рода аппаратах.
На данный момент существуют три основных методики решения задач по моделированию гидродинамических процессов. В данной работе применялся подход, основанный на решении уравнения Навье-Стокса методом конечных элементов.
Моделирование гидродинамических процессов в смесительно-отстойном экстракторе осуществлялось в программном комплексе Ansys Fluent.
В результате проделанной работы:
1) выбрана методика изучения гидродинамики потока в смесительно – отстойном экстракторе (метод конечных элементов);
2) по данной методике получена зависимость диаметра капли взвешенной фазы от частоты вращения вала мешалки;
3) по данной методике получена зависимость поверхности контакта фаз от частоты вращения вала мешалки;
4) по данной методике получена зависимость уноса легкой фазы с тяжелой от условной скорости эмульсии в сечении камер разделения;
5) выполнены исследования гидродинамики потока в смесительно-отстойном экстракторе; выявлены определенные неоднородности движения растворов в сечении экстрактора;
6) получено распределение объемной доли и скорости смешения органической фазы в камере смешения экстрактора при различных скоростях вращения мешалки;
7) с помощь математического моделирования выполнена проверка конструкции экстрактора;
8) в результате анализа гидродинамики в камере смешения выяснили, что при увеличении частоты вращения мешалки поверхность контакта фаз увеличивается за счет уменьшения среднего диапазона капли легкой фазы;
9) получено распределение объемных долей и скоростей легкой фазы в осевом сечении камеры разделения для различных условных скоростей эмульсии;
10) в результате анализа гидродинамики в камере разделения рекомендуется принимать расход легкой и тяжелой фаз, таким образом, чтобы условная скорость эмульсии в сечении камеры разделения составляла не более 0,025 м/с.
Определение параметров течения жидкости внутри смесительно-отстойного экстрактора традиционными методами, не представляется возможным ввиду сложности проведения натурных экспериментов и масштабирования. При этом практика применения таких аппаратов показывает, что существуют определенные неоднородности в течении растворов в различных частях аппарата, оказывающие влияние на параметры технологического процесса.
Следовательно, все большую актуальность приобретает разработка математической модели, которая позволила бы достоверно описывать гидродинамические, физико-химические, массообменные процессы, протекающие в такого рода аппаратах.
На данный момент существуют три основных методики решения задач по моделированию гидродинамических процессов. В данной работе применялся подход, основанный на решении уравнения Навье-Стокса методом конечных элементов.
Моделирование гидродинамических процессов в смесительно-отстойном экстракторе осуществлялось в программном комплексе Ansys Fluent.
В результате проделанной работы:
1) выбрана методика изучения гидродинамики потока в смесительно – отстойном экстракторе (метод конечных элементов);
2) по данной методике получена зависимость диаметра капли взвешенной фазы от частоты вращения вала мешалки;
3) по данной методике получена зависимость поверхности контакта фаз от частоты вращения вала мешалки;
4) по данной методике получена зависимость уноса легкой фазы с тяжелой от условной скорости эмульсии в сечении камер разделения;
5) выполнены исследования гидродинамики потока в смесительно-отстойном экстракторе; выявлены определенные неоднородности движения растворов в сечении экстрактора;
6) получено распределение объемной доли и скорости смешения органической фазы в камере смешения экстрактора при различных скоростях вращения мешалки;
7) с помощь математического моделирования выполнена проверка конструкции экстрактора;
8) в результате анализа гидродинамики в камере смешения выяснили, что при увеличении частоты вращения мешалки поверхность контакта фаз увеличивается за счет уменьшения среднего диапазона капли легкой фазы;
9) получено распределение объемных долей и скоростей легкой фазы в осевом сечении камеры разделения для различных условных скоростей эмульсии;
10) в результате анализа гидродинамики в камере разделения рекомендуется принимать расход легкой и тяжелой фаз, таким образом, чтобы условная скорость эмульсии в сечении камеры разделения составляла не более 0,025 м/с.