Диссертация (1025841), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Следует отметить, что подобное разделение касается как физическихпроцессов, так и пространственных полей переменных. Данный принципосуществляетсясприменениемшахматном порядке (Рисунок 2.6).смещенныхсеток,расположенныхв595Рисуноок 2.6. Коонтрольныые объемыы для опрределенияя давлениия (а), исоставвляющих скоростии (б) и (в) при описсании двухухмерной задачиРешениие уравнеений движжения прооизводитсся по следдующемуу алгоритмму:1.При нееизменном поле ддавлений, полученнном на ппредыдущщей итераацииили, в случаае первойй итерациии, из граничных условий решаютсся уравнеениядвижжения длля контролльных оббъемов, грраничащиих с текущщим.
На данном этапеэопрееделяютсся промежжуточные поля скооростей.2.С приименениемм промежжуточныхх полей скоростеей в сооответствиии сураввнениямии Пуассонна определляются пооправки поляпдавллений.3.Коррекктируютсяяполяскоросттейидавленийдйсисппользованниемопрееделенныых ранее поправок.п.4.Опредееляется полептеммператур при решении ууравненияя энергиии спримменениемм обновлеенных полле давленний и скорростей.5.Решаюютсядоополнитеельныеуравненния(уруравненияяпереносахараактеристиик турбуулентностти, приммеси пароов и дрр.) с исппользованниемобноовленныхх полей сккоростей,, давлений и темпеератур.Далее выполняевется следуующая иттерация поп описаннному вышше алгориитмуили задача сччитается решеннойрй.Данныйй методд позволляет после некотторого кколичествва итераацийполуучить расспределенметров внутриние парамвраасчетной области максималльноприближенноое к реалььному.60Выводы к Главе 2Разработана классификация и определены критерии оценки дляобоснованного выбора вариантов установки.
В результате систематизации ианализа результатов обзора научно-технических и патентных источников быларазработана схема разрабатываемой установки, интенсификация испаренияжидкости в которой обеспечивается путем направления потока рабочего газа кгранице раздела фаз через кольцевые каналы.Разработанаматематическаямодельрабочихпроцессоввпневмовакуумном концентраторе химических растворов.
Определен объектисследованияисформулированыосновныедопущения,позволяющиеупростить описание процессов, протекающих в концентраторе химическихрастворов. Определены расчетные области и основные расчетные зависимостидля моделирования рабочих процессов. Определены граничные условия,дополняющиесоставленнуюсистемудифференциальныхуравнений.Предложен метод решения дифференциальных уравнений, входящих в составматематической модели.61ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА И РАСЧЕТНОТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ,ПРОТЕКАЮЩИХ В ПНЕВМОВАКУУМНОМ КОНЦЕНТРАТОРЕХИМИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ3.1.Метод расчета рабочих процессовРазработка метода расчета проводится с целью создания инструмента,позволяющего определить массовый поток пара, удаляемый потоком рабочегогаза со свободной поверхности жидкости, при различных параметрах(давлении и скорости потока рабочего газа, температуры жидкости, толщинызоны градиента концентрации, соотношения площадей входного и выходногосечения расчетной области), а также время, необходимое для испаренияопределенного объема жидкости.Определение интересующих нас параметров проводится в три этапа.На первом этапе проводится численное исследование течения рабочегогаза в пневмовакуумном концентраторе химических растворов в приближениираспределенных параметров.
На данном этапе задаются значения давления итемпературы рабочего газа на входе в расчетную область, температураиспаряемой жидкости и давление рабочего газа на выходе из расчетнойобласти, а также остальные граничные условия, влияние которых на значениемассовогопотокапаравработенерассматривается.Определяютсяраспределения скоростей и давлений рабочего газа по всему объему расчетнойобласти с использованием созданной математической модели. В результатерасчета определяется толщина зоны градиента концентрации над каждойточной границы раздела фаз hi hi( x, y ) .62На втором этапе расчетным методом с использованием справочнойлитературыопределяютсякоэффициентдиффузииDi Di (Tж , Tг )сиспользованием формул (3.1) - (3.2), давление насыщенных паров жидкостиpжнi pжнi (Т жi ) по формуле (3.3), давление паров жидкости в рабочем газеpжi pжi ( ) по формуле (3.4).Формула для определения коэффициента диффузии D [99]:Di D0 (Т i / Т 0 ) n .(3.1)Коэффициент диффузии при различных температурах жидкости Т1 и газаТ 2 определяется как:Di Di (Т жi ) Di (Т жi ).(3.2)В исследуемом диапазоне температур для определения давлениянасыщенных паров жидкости pн можно воспользоваться уравнением Антуана:lg pжнi A B,Tжi C(3.3)где А, В, C - эмпирические коэффициенты [100].При известном относительном содержании паров жидкости в газе(относительная влажность в случае воды) давление паров жидкостиопределяется по формуле:pжi pжнi .(3.4)На третьем этапе определяется значение полного массового потока параудаляемогорабочимгазомсосвободнойповерхностижидкостиJ i J i (hi, Di , pжнi , pжi , Т жi ) .Далее этапы расчета повторяются при других значениях давления итемпературы рабочего газа на входе в расчетную область и температурыжидкости.Послепроведенияполногоцикларасчетно-теоретическихисследований возможно определить время испарения определенного объемажидкости по формуле:636h2tj h1ж VS ( h) J ( h)dh,(3.5)Алгориитм расчеета рабочиих процесссов привведен на РРисунке 3.1.Рисунокк 3.1.
Алггоритм меетода расччета рабоччих процессов33.2.Иссследованиие течениия рабочеего газа в проточной часттииспариителяПри чиисленном исследоввании теччения рабоочего газаа в проточчной полостиривается раасчетная область ( 1 ) (Рисуунок 2.2), описаннная виспаарителя рассматри646Главве 2.Длляописааниятеччениярабочего газаврасчетннойоблластизапиисываютсся уравнеения (2.3)) - (2.17)). При эттом потоок пара сос свободднойповеерхности жидкостти считаеттся равныым 0, а саама поверрхность моделирумуетсякак недеформмируемаяя.
Граничнными услловиями являютсяястатичесские давлеениература Т вхх рабочег о газа на входе в расчетнуюрю областьь, статичеескоеpвх и темпердавлление pввых 100 кПарабоочего газза на выыходе. ННа стенкках величчинакскоррости теччения рабочего г аза приннимается равной 00. Задачаа решается спримменениемм методаа контролльного объема,оосновныеое принциипы которрогопривведены в Главе 2.Результтаты расчета длля давлеенияpвхх 100, 2 ккПаи температтурыргаза на входе в расчетнную облаасть преддставленыы наТ вх 298 K рабочегоРисуунках 3.22 и 3.3.Рисунок 3.2.
Распределениие давлениия в протоочной чассти концеентраторааПолучеенныерасппределенииярезультатртыдавлленияппопозвволяютвходдномуподтверддитьсечениюраавномернностькольцеввогоканала(макксимальная неравнномерноссть не боллее 5% обб общего перепадаа давлениий награнницах раасчетной области)) и считтать обосснованныым рассммотрение придалььнейших исследовваниях раасчетной области 2 (Рисуунок 2.3), описаннной в656Главве 2. Раззличие давленийдмежду входнымми и выыходнымии границцамирасччетных оббластей 1 и 2 нне превышшает 0,01%%.Риисунок 3.33. Распредделение ддавления нан входноом сечениии кольцеевого канаала3.3.Исследоввание теччения раабочего гааза в прообиркеДля сокращенияя времении исследоования прроцессов течения рабочегоргазав кконцентрааторе жиидкостей была рассмотререна расччетная областьо( 2 )(Риссунок 2.3)),описсаннаявГлавве 2.ПосколькуПузадаччаявляяетсяосессимметриичной, то на контроольные объемы раазбивалсяя лишь сеггмент данннойоблаасти.
Сттепень диискретизаации рассчетной области оказываает огроммноевлияяниенаакачествоисскоростьполученниярезуультатовчисленнногоисслледованияя. При слабой сттепени диискретизаации (маллом колиичестве ячеек«сеттки») точчность полученныпых резулльтатов сравнитеельно ниизкая, а присилььнойстеепени дискретиздзациикааждаяраасчетнаяитерацииязаниммаетзначчительноее время.3.44.Оценкка влиянния размеерности расчетнорой сетки нан точностьполуччаемых результатртовДля разбиенияря расчетнной области меттодом кконтрольнных объеемовтаких ккак: приразрработано нескольько сетоочных моделей,мизматичесские,тетрраэдричесские, гекксаэдричееские, поолиэдричееские и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
