Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность)



На правах рукописи


Червей Виктор Михайлович


Теоретические базы способов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений


05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы

(хим индустрия)


Автореферат


диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук


Тамбов 2007

Работа выполнена на кафедре «Теория машин, устройств и Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) детали машин» в Муниципальном образовательном учреждении высшего проф образования «Тамбовский муниципальный технический университет»



^ Научный консультант

доктор технических наук, доктор Воробьев Юрий Валентинович


Официальные оппоненты

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, доктор ^ Холпанов Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) Леонид Петрович;


доктор технических наук, доктор Зимин Алексей Иванович;


доктор технических наук, доктор Першин Владимир Федорович


^ Ведущая организация

ГОУ ВПО Столичный муниципальный институт инженерной экологии (МГУИЭ), г. Москва



Защита диссертации состоится «24» октября 2007 г. в 14 часов Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) 30 минут на заседании диссертационного совета по присуждению ученой степени доктора технических наук Д 212.260.02 в Тамбовском муниципальном техническом институте по адресу: г. Тамбов, ул. Ленинградская, 1, ауд. 60.


Отзывы на автореферат в 2-ух экземплярах Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность), скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Русская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.260.02.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.


Автореферат разослан « » 2007 г.



Ученый секретарь

диссертационного Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) совета, доцент


В.М. Нечаев


^ ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ


Актуальность работы. Роторные аппараты с модуляцией потока обрабатываемой среды с высочайшей эффективностью употребляют в разных гидромеханических, хим, тепло-массообменных процессах, к примеру, в процессах диспергирования, растворения, экстракции Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) и т.д. Они характеризуются низкой удельной энерго- и металлоёмкостью при высочайшем качестве получаемого готового продукта. Высочайшая степень воздействия на обрабатываемую среду разъясняется развитой турбулентностью, насыщенной акустической импульсной кавитацией, большенными сдвиговыми напряжениями, гидравлическими ударами Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) и другими механическими воздействиями. Теоретическое и экспериментальное исследование, внедрение роторных аппаратов в индустрия провели российские учёные М.А. Балабудкин, А.А. Барам, А.М. Балабышко, В.И. Биглер, П.П. Дерко, А.И Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность). Зимин, Г.Е. Иванец, Е.А. Мандрыка, В.А. Плотников, М.А. Промтов, О.А. Трошкин, В.М. Фридман, В.Ф. Юдаев и многие другие.

Сложность гидромеханических нелинейных процессов трансформации плотности энергии Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) в аппаратах затрудняет создание научно обоснованных методик расчёта и определения хороших конструктивных размеров и режимов работы с целью интенсификации процессов в системах «жидкость-жидкость», «твёрдое-жидкость».

В связи с этим разработка Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) аппаратов многофакторного воздействия на обрабатываемую среду, в каких появляются переходные гидромеханические процессы, насыщенная импульсная акустическая кавитация, резонансные явления, дозволяющие интенсифицировать разные химико-технологические процессы с значимым понижением удельных энергозатрат, является одной из Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) приоритетных задач развития науки и техники хим, лекарственной, машиностроительной, пищевой и других видов индустрии.

Диссертационная работа производилась в согласовании с координационным планом АН СССР по направлению ТОХТ код 2.27.1.4.14 1991-1995гг; МНТП «Ресурсосберегающие технологии машиностроения Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность)» 1996-2000 гг; НТП «Научные исследования высшей школы в области хим технологии» 2003-2005гг.

Целью работы является разработка теоретических основ способов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических причин, определяющих мощностные, режимные, конструктивные характеристики и Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) использования их для модернизации и разработки конструкций роторных аппаратов.

Для заслуги этой цели были поставлены и решены последующие задачки:

- проведение всеохватывающих теоретических и экспериментальных исследовательских работ особенностей нестационарного течения потоков Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) несжимаемой и сжимаемой жидкостей в модуляторе роторного аппарата и их сравнение;

- получение новых адекватных реальной гидромеханической обстановке моделей течения в рабочих зонах аппарата;

- разработка физической модели течения воды в каналах роторного аппарата Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) в полях массовых сил на базе всеохватывающих теоретических и экспериментальных исследовательских работ гидромеханики и импульсной акустической кавитации;

- разработка математической модели динамики кавитационного пузыря с уточнением воздействия газосодержания на величину аспекта акустической кавитации, при Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) которой наблюдается наибольшее воздействие на скорость технологического процесса;

- разработка обобщенной методики расчета имеющихся и новых конструкций и внедрение высокоэффективных роторных аппаратов для интенсификации физико-химических массообменных процессов.

^ Научная новизна

Для нестационарных гидродинамических Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) процессов, протекающих в перекрывающихся каналах ротора и статора в аппарате с внутренним ротором под действием центробежных и кориолисовых сил разработаны новые адекватные физические и математические модели течения среды с учетом сжимаемости Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) воды, динамики кавитационных пузырей с переменным газосодержанием и резонансных явлений. Патентованы новые методы интенсификации гидродинамических и массообменных процессов и конструкции роторных аппаратов, обеспечивающие их высшую удельную производительность и надежность. Более необходимыми плодами, представляющими научную новизну Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность), являются:

- с внедрением зонного подхода на основании уравнений Навье - Стокса и неразрывности разработана математическая модель нестационарного течения сжимаемой воды в модуляторе роторного аппарата, которая включает в первый раз предложенную на физическом Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) уровне обоснованную функцию конфигурации площади проходного сечения диафрагмы модулятора за время процесса открывания и закрывания каналов в статоре и позволяет расширить область получения конструктивных и режимных характеристик в определяемых границах;

- анализ разработанной математической Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) модели нестационарного течения несжимаемой воды, позволяющий установить границы ее внедрения, и выделены эти границы в сравнении со сжимаемой жидкостью;

- зависимость аспекта акустической кавитации от содержания свободного газа в воды и разработана соответственная Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) математическая модель, позволившая отлично управлять наибольшей скоростью протекания технологического процесса в роторном аппарате;

- трехмерная математическая модель течения технологической среды в зазоре меж проницаемыми коническими поверхностями, на основании которой получены дифференциальные уравнения течения Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) среды и аналитические выражения, не содержащие эмпирических коэффициентов, для определения диссипации энергии в круговом и осевом зазорах роторного аппарата, также предложен способ определения мощности, потребляемой роторным аппаратом, который может употребляться на исходной Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) стадии проектирования;

- математическая модель нестационарного течения в круговом зазоре меж цилиндрическими ротором и статором, позволяющая найти пик мощности в момент запуска роторного аппарата и таким макаром обоснованно подобрать электродвигатель привода;

- аспекты Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) и симплексы подобия, дозволяющие более много оценить воздействие режимных и конструктивных характеристик на закономерности нестационарных процессов в роторных аппаратах, приобретенные на основании дифференциальных уравнений течения среды в модуляторе роторного аппарата с внедрением теории Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) подобия и способа размерностей;

- физическая модель, раскрывающая особенности нестационарного течения среды в модуляторе роторного аппарата в полях массовых центробежных и кориолисовых сил, определено воздействие их соотношения на интенсивность импульсной акустической кавитации и Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) установлено, что более отлично аппарат работает при 0,30,5 и при ;

- физическая модель явления резонанса в модуляторе роторного аппарата интенсифицирующего химико-технологические процессы и влияющего на гидравлическое сопротивление, позволяющая высчитать конструктивные и режимные характеристики Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность), нужные для его появления;

- обобщенная методика расчета, позволяющая создавать новые и модернизировать имеющиеся конструкции роторных аппаратов для интенсификации химико-технологических процессов, приобретенная на основании разработанных моделей течения несжимаемой и сжимаемой воды Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность), зависимости величины аспекта акустической кавитации от содержания свободного газа в обрабатываемой среде, модели явления резонанса в модуляторе.

^ Практическая значимость и реализация результатов работы. Сотворена методика оптимизационного расчета роторных аппаратов на базе главных Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) положений теории гидромеханики и всеохватывающих теоретических и экспериментальных исследовательских работ нестационарных процессов в роторных аппаратах, реализованная в виде математических моделей и программного обеспечения и официально зарегистрированная (Свидетельство 2005610721).

Правовая защищенность разработок обеспечивается 16 авторскими Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) свидетельствами СССР и патентами РФ на изобретения.

Результаты исследовательских работ, предложенные методики расчета и разработанные на их базе конструкции роторных аппаратов применены на Мичуринском ОАО «Прогресс», ОАО «Тамбовполимермаш», Борисоглебском заводе ОАО Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) «Патроны», ООО «Грибановский машиностроительный завод», ОАО «Тамбовский завод «Комсомолец» им. Н.С. Артемова», ОАО РЖД Локомотивное ДЕПО г. Тамбов для изготовления действенной смазочно-охлаждающей воды, на Котовском заводе ОАО «КЛКЗ» при производстве эмали белоснежной Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) ПФ-115, на НПФ «Лионик» г. Москва при производстве сухих концентратов натуральных напитков. Получен реальный экономический эффект около 18 млн. руб.

Обобщенная методика расчета роторного аппарата употребляется в учебном процессе при курсовом Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) проектировании, в учебной и научно-исследовательской работе при подготовке магистров направления высшего проф образования 150400 «Технологические машины и оборудование».

^ Апробация работы. Главные положения диссертации доложены и оговорены на Всесоюзной научно-технической конференции «Роль Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) юных исследователей и конструкторов хим машиностроения в реализации мотивированных всеохватывающих программ и заморочек (Москва, 1983); Всесоюзной научно-технической конференции «Новые разработки в области ультразвуковой техники и технологии и опыт их внедрения в машиностроении» (Новосибирск Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность), 1989); Всесоюзном научном симпозиуме «Акустическая кавитация и трудности интенсификации технологических процессов» (Одесса, 1989); Всесоюзной научно-технической конференции «Биотехника-89» (Москва, 1989); Всесоюзной научно-технической конференции «НТП в химмотологии топлив и смазочных материалов» (Днепропетровск, 1990); 4 Всероссийской научной Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) конференции «Динамика ПАХТ» (Ярославль, 1994); Всероссийской научно-технической конференции «Математическое моделирование в научных исследованиях» (Ставрополь, 2000); 4, 5 и 6 Интернациональных конференциях «Математическое моделирование физических, экономических, соц систем и процессов» (Ульяновск, 2001, 2003, 2005); 15 и 18 Интернациональных научных конференциях «Математические Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) способы в техники и технологиях», ММТТ – 15 и 18 (Тамбов, 2000; Казань, 2005); Интернациональной научно-технической интернет-конференции «Фундаментальные и прикладные препядствия технологии машиностроения» «Технология-2002» (Орёл, 2002); 2 Интернациональной научно-практической конференции «Актуальные трудности экологии» (Караганда, 2003); 4 Интернациональной конференции Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) «Актуальные трудности современной науки» (Самара, 2003); 5 Интернациональной конференции «Наука и образование» (Белово, 2004); 1 и 2 Всероссийских научных конференциях «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара, 2004, 2005); 2 и 3 Интернациональных научно-практических интернет-конференциях «Энерго- и ресурсосбережение –XXI век» (Орёл, 2004, 2005); Интернациональной научной Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) конференции «Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически неопасные производства» (Иваново, 2004); 6 Интернациональной научно-практической конференции «Методы и методы прикладной арифметики в технике, медицине и экономике» (Новочеркасск, 2006).

Публикации. По материалам исследовательских работ размещено Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) 84 работы в интернациональных, академических, забугорных и отраслевых журнальчиках и научных изданиях. В том числе на конструкции роторного аппарата и методы их использования получено 16 авторских свидетельств и патентов. Личный вклад соискателя во всех работах Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность), выполненных в соавторстве, состоит в постановке задач исследования, разработке методик получения экспериментальных данных, конкретном участии в получении, анализе и обобщении результатов.

^ Структура и объём работы. Диссертация включает введение, семь глав, главные выводы Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) и результаты, перечень литературы (503 наименования) и четыре приложения. Работа изложена на страничках основного текста, содержит 126 рисунков.

___________________________________________

^ Создатель выражает искреннюю благодарность д.т.н., доктору Юдаеву В.Ф. за бесценную помощь Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) при проведении данного исследования.


Основное содержание работы

^ Во внедрении обусловлена актуальность избранного направления исследования; определены его цели и задачки; показана научная новизна и практическая значимость приобретенных результатов; представлены главные результаты теоретических исследовательских работ.

^ В Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) первой главе проведен аналитический обзор литературных данных о состоянии теории и практики, дилеммах и задачках в области использования технологического оборудования с активными гидродинамическими режимами используемого для интенсификации разных процессов хим технологии. Показано Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) преимущество роторных аппаратов по сопоставлению с другим технологическим оборудованием, применяемым для проведения процессов в системах «жидкость-жидкость» и «твердое-жидкость», с позиции удельной производительности, энергоемкости и свойства получаемой продукции. Проведен анализ Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) имеющихся моделей нестационарного течения среды в модуляторе роторного аппарата. Показано, что модели не учитывают особенностей течения воды на формирование закономерностей гидродинамики потока в модуляторе роторного аппарата. Показано, что в современных моделях не Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) учитывается сжимаемость потока воды, когда роторный аппарат работает в критериях гидравлического удара. Выявлено, что для адекватного описания процесса течения среды нужно провести анализ применяемых критериев и симплексов подобия, применяя теорию подобия и способ Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) размерностей. Рассмотрены модели, описывающие гидромеханические процессы, происходящие в круговом зазоре меж ротором и статором. Установлено отсутствие моделей для нестационарного течения в зазоре в роторных аппаратах с цилиндрическими ротором и статором Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) и трехмерных моделей для роторных аппаратов с коническими ротором и статором. На основании проведенного анализа показано, что современные методики для определения энергозатрат при использовании роторных аппаратов являются полуэмпирическими и содержат огромное количество Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) экспериментальных коэффициентов и характеристик степени, что затрудняет их применение при обосновании выбора технологического оборудования. Установлено, что появление явления резонанса в объеме роторного аппарата содействует интенсификации ХТП и может привести к резкому понижению Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) потребляемой мощности. Показано, что на современном шаге исследовательских работ не учитывается соотношение центробежной и кориолисовой сил инерции и их воздействия на процесс течения среды в модуляторе и, соответственно, на закономерности кавитационных явлений в роторном Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) аппарате. На основании анализа современных моделей динамики кавитационного пузыря установлено, что отсутствуют теоретические исследования, подтверждающие экспериментальные данные о воздействии содержания свободного газа в воды на нрав акустической импульсной кавитации. Выявлено, что имеющиеся методики Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) расчета конструктивных и режимных характеристик роторного аппарата не полностью отражают особенности гидромеханических, акустических, кавитационных процессов в роторных аппаратах. На основании проведенного анализа обусловлены признаки объекта исследования, сформулированы неувязка и задачки диссертационной работы Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) и определены подходы к их решению.

^ Во 2-ой главе рассмотрены общие вопросы теории нестационарных и стационарных течений обрабатываемой среды в роторном аппарате. Проведено аналитическое исследование гидромеханических процессов в каналах ротора, статора и Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) в круговом зазоре меж ротором и статором (рис.1). В совокупы рассмотренная часть роторного аппарата носит заглавие модулятор, т.е. устройство, осуществляющее изменение площади поперечного сечения потока воды по определенному закону Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность). Закономерности течения среды в модуляторе в главном определяют эффективность работы роторного аппарата.

Современные модели течения воды в каналах модулятора основаны на исследовании нестационарного уравнения Бернулли. При всем этом вращение ротора учитывается Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) конфигурацией гидравлического сопротивления диафрагмы, образуемой стенами перекрывающихся каналов ротора и статора. В то время как закономерности течения во крутящихся с угловой скоростью и недвижных каналах различны.

При построении математической модели нестационарного движения Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) воды в каналах роторного аппарата применен зонный подход. Каналы ротора и статора имеют размеры 1-го порядка и являются 2-мя зонами со



a) б)



в)

Рис.1. Конструктивная схема роторного аппарата:

а) с цилиндрическим ротором Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность), б) с коническим ротором, в) схема модулятора.

своими особенностями гидромеханических процессов, при этом выходные характеристики для первой зоны являются входными для 2-ой зоны. Функцией, обеспечивающей «сшивание» потока среды на границе зон, служит Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) уравнение неразрывности потока среды.

Уравнение нестационарного движения несжимаемой среды в канале ротора рассматривается на основании традиционных уравнений Навье-Стокса и неразрывности в цилиндрических координатах, при всем этом система координат связана с вращающимся каналом, вследствие Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) чего в обозначенное уравнение заходит в очевидном виде центробежная сила инерции. Для упрощения уравнений изготовлены последующие допущения: скорость течения зависит только от круговой координаты и времени. Не считая того, ввиду осевой симметрии Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) имеем . Для приведения к безразмерному виду уравнения движения считаем, что , , . С учетом изготовленных допущений скорость в канале как функция координат r и t смотрится последующим образом

, (1)

где , . (2)

Выражение (1) справедливо для Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) варианта круговых каналов. В случае наклонных каналов, когда их ось образует угол с радиусом ротора, внесено последующее изменение:

- выражения (2) приведены к виду

,. (3)

В итоге анализа приобретенного уравнения и его решения (1), используя теорию подобия, выделены последующие Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) аспекты и симплексы подобия, характеризующие процесс нестационарного течения воды в канале ротора: , Eu, , .

Отметим, что при принятом масштабе круговой скорости в нашем случае, аспект Eu=0,5.

Эти аспекты и симплексы для доказательства правомерности Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) их использования также получены на основании способа размерностей.

Больший энтузиазм представляет изменение закономерностей течения на границе канала статора и ротора. Для их определения употреблялся зонный подход

, (4)

где учитывает изменение площади проходного сечения Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) модулятора роторного аппарата для малых круговых зазоров, которое в отличие от имеющихся учитывает течение в момент процесса перекрывания канала статора не только лишь по высоте, да и по его ширине. Если эту Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) особенность течения не учесть, то ошибки в определении в момент открывания и закрывания канала в статоре способны достигать 100% и поболее. При всем этом особенностью конфигурации будет то, что в отличие от имеющихся выражений отсутствуют Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) резкие изломы по всей длине, т.е. приобретенная функция более правильно обрисовывает процесс конфигурации проходного сечения.

Компьютерное моделирование процесса нестационарного течения несжимаемой воды проведено средством конфигурации геометрических, режимных характеристик роторного аппарата Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) и физических констант для широкого спектра реально осуществимых конструкций роторных аппаратов и обрабатываемых сред.

Основной интенсифицирующий фактор в роторных аппаратах – импульсная акустическая кавитация, возникающая при определенных значениях растягивающих напряжений в жидкостях Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность), вызываемых отрицательной частью динамического давления, генерируемого модулятором. Потому больший теоретический и практический энтузиазм представляет изменение функции , связанное с динамическим давлением зависимостью .

На рис.2 представлены некие более соответствующие результаты. Из анализа приобретенных зависимостей вытекает Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность), что воздействие аспекта на величину модуля отрицательного ускорения разносторонне. При увеличении аспекта до значения , зависимо от значения других критериев, величина поначалу миниатюризируется, а потом увеличивается. Минимум функции, таким макаром, приходится на случай, когда Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) значения кориолисовой и центробежной силы близки. Воздействие на соотношения массовых сил разъясняется разным рассредотачиванием круговой скорости по ширине канала ротора.

В случае доминирования кориолисовой силы над центробежной максимум эпюры круговой скорости Теоретические основы методов расчета роторных аппаратов с учетом нестационарных гидродинамических течений 05. 02. 13 Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность) сдвигается в сторону деяния кориолисовой си-




а)



б)

Рис.2 Зависимость амплитуды модуля отрицательного ускорения:

а) от аспекта Kк, χ=0,1; б) от симплекса χ , Kк =6,7.


teoreticheskie-aspekti-morfologii-kursovaya-rabota.html
teoreticheskie-aspekti-organizacii-reklamnoj-deyatelnosti-na-predpriyatiyah-industrii-gostepriimstva.html
teoreticheskie-aspekti-problemi-nevmenyaemosti.html