МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ФАЗОВОПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ У ГАЗО-РІДИННИХ СИСТЕМАХ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2018.175645Keywords:
теплофізичні характеристики рідини, газопарова бульбашка, теплообмін в двохфазному середовищі, фазові перетворення.Abstract
Роботу присвячено дослідженню перехідних тепломасообмінних процесів що відбуваються у рідині, яка оточує газопарову бульбашку. Запропоновано числовий метод рішення, який дозволяє розраховувати температурні поля у рідині з урахуванням фазових переходів, руху стінки бульбашки та теплообмінних процесів біля її поверхні. Також враховано зміну теплофізичних характеристик рідини при зміні її температури. Наведено результати математичного моделювання теплообмінних процесів при розширенні та стисканні бульбашки. Порівняння мас промерзлих шарів показує, що при розширенні бульбашки інтенсивність фазовоперехідних процесів у рідині підвищується, а при стисканні ‒ знижується, у порівнянні з нерухомою стінкою бульбашки. Аналіз отриманих результатів математичного моделювання показав, що вони є прогнозованими й повністю відповідають фізичним уявленням про перебіг теплообмінних та фазовоперехідних процесів у рідині. Розроблена математична модель може застосовуватися для оптимізації різноманітних технологічних процесів пов’язаних з кавітацією, кипінням та утворенням газових гідратів.
References
Pavlenko, A. M. Regularities of boiling-up of emulsified liquids / A. M. Pavlenko, B. I. Basok // Heat Transfer Research, – 2005. 36 (5), – pp. 419.
Якушев, В. С. Современное состояние газогидратных технологий / В. С. Якушев, В. Г. Квон, Ю. А. Герасимов, В. А. Истомин // – М.: ООО «ИРЦ Газпром», – 2008. – 88 с.
Takeya, S. Self-preservation effect and dissociation rates of CH4 hydrate / S. Takeya, Т. Ebinuma, Т. Uchida et al. // J. Crystal Growth. – 2002. – V.237-239. – P. 379–382.
Stem, L.A. Temperature, pressure and composition effects on anomalous or "self preservation of gas hydrates / L.A. Stem, S. Circone, S.H. Kirby , W.B. Durham // Can. J. Phys. – 2003. – V.81. – P. 271–283.
Behkish, A. Novel correlations for gas holdup in large-scale slurry bubble column reactors operating under elevated pressures and temperatures / A. Behkish, R. Lemoine, R. Oukaci, B. I. Morsi // Chemical Engineering Journal. – 2006. Vol. 115, – P. 157–171.
Shahrzad Hashemi Dynamic Simulation of Gas Hydrate Formation in an Agitated Three-Phase Slurry Reactor / Hashemi Shahrzad, Macchi Arturo, Servio Phillip // The 12th International Conference on Fluidization - New Horizons in Fluidization Engineering. – 2007. Art. 39. – P. 329–336.
Шагапов В. Ш. К теории роста паровых пузырьков в метастабильной жидкости / В. Ш. Шагапов, В. В. Коледин // Теплофизика высоких температур / Институт механики Уфимского научного центра РАН. – 2013, том 51. – № 4. – С. 543–551.
Веретельник Т. И. Математическое моделирование кавитационного потока жидкости в химико-технологической системе / Т. И. Веретельник, Ю. Н. Дифучин / Черкаський державний технологічний університет // Вісник ЧДТУ. – Черк., – 2008. – №3. – С. 82 – 85.
Актершев С. П. Моделирование вскипания метастабильной жидкости при наличии фронтов испарения [Текст] / С. П. Актершев, В. В. Овчинников // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологи. – Новосибирск: Институт теплофизики им. С.С.Кутателадзе СО РАН. – 2013. – №1. – С. 77–82.
Нигматулин Р. И. Динамика и тепломассообмен парогазовых пузырьков с жидкостью [Текст] / Р. И. Нигматулин, Н. С. Хабеев // Некоторые вопросы механики сплошной среды. (посвящено 70-летию акад. Л.И.Седова). М.: Ин-т механики МГУ, – 1978. – С. 229–243.
Кулінченко В. Р. Передумови створення математичної моделі – основні положення і рівняння руху Релея / В. Р. Кулінченко, В. Л. Зав’ялов, Т. Г. Мисюра // Наукові праці Національного університету харчових технологій. – 2007. – №22. – С. 36–41.
Долинский А. А. Теоретическое обоснование принципа дискретно-импульсного ввода энергии. Модель динамики одиночного парового пузырька / А. А. Долинский, Г. К. Иваницкий // Пром. теплотехника. – 1995. Т.17, – №5. – С. 3–28.
Pavlenko, A.M., Basok, B.I. (2005). Kinetics of water evaporation from emulsions / A.M. Pavlenko, B.I. Basok // Heat Transfer Research. 36, (5), – Р. 425–430.
Butcher, J. C. Numerical Methods for Ordinary Differential Equations / J. C. Butcher – New York: John Wiley & Sons, – 2008. – pp. 482.
Кушнір, С. В. Барботажні хімічні ефекти: їх види, механізми виникнення та геохімічні прояви / С. В. Кушнір, М. В. Кость, Р. П. Козак / Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України, м. Львів: Вода і водоочисні технології. Наково-технічні вісті №3 (20), – 2016. – С. 30–47.
Ермолаева, Г. А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков / Г. А. Ермолаева, P. A. Колчева // Учеб. для нач. проф. образования. – М.: ИРПО; Изд. центр «Академия», – 2000. – 416 с.
Мосин, O. В. Физико-химические основы опреснения морской воды / O. В. Мосин // Сознание и физическая реальность, – 2012, – № 1, – С. 19–30.
Семенов, М. Е. Синтез гидратов газов лабораторных условиях / М. Е. Семенов, Е. Ю. Шиц // Технические науки – от теории к практике: сб. ст. по матер. XVII междунар. науч.-практ. конф. Часть II. – Новосибирск: СибАК, – 2013. – С. 55–61.
Okutani, К. Surfactant effects on hydrate formation in an unstirred gas/liquid system: An experimental study using methane and sodium alkyl sulfates / К. Okutani, Y. Kuwabara, Y. Mori // Chemical Engineering Science,. – 2008. V.63. P. 183–194
Мельников В. П. Релаксационный ямр-анализ фазовых превращений воды в дисперсной системе вода/гидрат фреона -12/углеводород при диссоциации гидрата / В. П. Мельников, JI. C. Поденко, А. Н. Нестеров, A. M. Решетников // ДАН., – 2010. Т.433. – №1. – С. 59–61.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
