Константин Ефанов - Аппараты с перемешивающими устройствами

В работе [16,с.339] указано об ограничении функционала описываемого программного пакета (в версии 2010 г.) для расчета соосных винтов так как для этой программы вращающиеся области не должны касаться и пересекаться. Возникает вопрос о выборе программы МКЭ, которая будет являться стандартом по умолчанию для гидродинамических расчетов.

Для программы положение стандарта по умолчанию достигается:

– возможностью пакета программ выполнять междисциплинарные расчеты из разных областей теоретической физики, которые необходимы для расчета сложного технического изделия.

– широким распространением в различных областях промышленности и опыт применения для реализации сложных технических изделий;

– знакомство и знание с программой большого числа инженеров из разных компаний в разных отраслях промышленности;

– внедрение программы в курс обучения в высших учебных заведениях.

Программный пакет является самостоятельным программным продуктом, предназначенным непосредственно для расчетов конечно-разностными методами, содержать на высоком уровне математический аппарат и вычислительный функционал.

Программные модули, встроенные в пакеты 3D-моделирования таких характеристик не имеют. Их применять для численного расчета насосов не следует. Пакеты 3D-моделирования следует использовать для построения твердотельных моделей. А в расчетных пакетах должна быть предусмотрена возможность загрузки твердотельной модели для её обработки и выполнения численного расчета.

__

Гидродинамической картине потока соосных мешалок наиболее близко соответствует линии тока для пропеллерной мешалки, установленной в диффузоре, которая работает на перемещение жидкости в осевом направлении. Вместе с тем, одиночная пропеллерная мешалка должна вызывать закручивание потока в диффузоре. Схема пропеллерной мешалки в диффузоре приведена на рисунке по данным [21,с.256]:

Также осевая структура потока организована в реакторе сернокислотного аликилирования [22,с.236]:

В этом реакторе пропеллерная мешалка работает как осевой насос.

__

Дальнейшее внедрение соосных лопастных устройств в нефтяном оборудовании показано возможным для аппаратов воздушного охлаждения (АВО) в работе Ефанова [26].

При совместном прочтении уравнений теплового баланса и теплопередачи из теплового расчета аппаратов воздушного охлаждения, можно записать

где Q – количество отведенной теплоты; G в – массовый расход охлаждающего воздуха; t в .н, t в.к – температуры охлаждающего воздуха на входе и выходе; K – коэффициент теплопередачи; F – площадь поверхности теплообмена (ореберенных труб); dt – температурный напор.

Выбрав аппарат минимальной металлоемкости, превышение тепловой нагрузки можно обеспечить увеличением площади поверхности оребренных труб или повышением расхода охлаждающего воздуха, как видно из уравнений в представленной форме.

При увеличении площади поверхности теплообмена для удовлетворения условию минимальной металлоемкости аппарата увеличивают длину оребренных труб, как показано в работе [2]. Такое решение обусловлено тем, что 40% удельного веса приходится на трубы, остальное на трубные решетки, коллекторы, металлоконструкцию, вентиляторное оборудование и другие элементы аппарата. Тепловая эффективность трубного пучка не изменится, так как плотность теплового потока на единицу массы трубы не изменится с ростом длины труб при неизменных конструктивных характеристиках секции.

Для уменьшения металлоемкости одноходовой секции, которая выше, чем для восьмиходовой, необходимо интенсифицировать теплообмен увеличением расхода охлаждающего воздуха. Тепловую эффективность секции аппарата воздушного охлаждения следует повысить за счет расхода охлаждающего воздуха, значительно превышающего значения, которые обеспечивают существующие вентиляторы установленных диаметров.

В конструкции существующих АВО применяются вентиляторы с одиночными колесами и различным числом лопастей для обеспечения мощности в интервале от минимального до максимального значения, соответствующих определенному диаметру колеса. При необеспечении требуемой мощности колесом заданного диаметра с максимальным числом лопастей увеличивают число вентиляторов или используют колесу следующего большего диаметра (с минимальным числом лопастей). Применение обоих вариантов вызывает рост размеров и металлоемкости аппарата.