Моделирование колебательного движения пузырька газа в слое жидкости
В.П. Жуков, А.Н. Беляков, С.Д. Горшенин, С.А. Смирнов
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 6, сс. 79—85
Скачать PDF
Состояние вопроса. Тепловые и химические процессы в газожидкостных реакторах часто реализуются при сложном характере движения компонентов, который во многом определяет время процесса, площадь контакта фаз и, соответственно, эффективность и скорость протекания тепловых и химических процессов в технологических установках. Особый интерес у исследователей вызывают наблюдаемые в опытах колебания скорости движения пузырьков газа в газожидкостных реакторах, которые существенным образом влияют на эффективность и продолжительность анализируемых процессов. В связи с этим разработка моделей движения пузырьков газа в слое жидкости, учитывающих колебания скорости, представляется актуальной задачей с точки зрения совершенствования анализируемых процессов.
Материалы и методы. Постановка и решение задачи динамики движения выполнены на основе дифференциальных уравнений движения пузырьков и методов решения этих уравнений.
Результаты. Построена модель движения пузырьков газа в слое жидкости, в которой пузырек пара представлен совокупностью двух подсистем, одна их которых совершает поступательное, а вторая – колебательное движение. В результате решения дифференциальных уравнений движения подсистем получены и исследованы зависимости скорости движения пузырьков газа от времени в активной зоне реактора. На базе полученных решений разработаны рекомендации для повышения эффективности тепломассообменных процессов в газожидкостных реакторах.
Выводы. Для тестирования, совершенствования и практического использования полученных результатов необходима организация обмена актуальными данными измерительных приборов автоматической системы управления технологическими процессами реального объекта с предложенной компьютерной системой.
- Численное моделирование свободного всплытия пузырька воздуха/ А.С. Козелков, А.А. Куркин, В.В. Курулин и др. // Изв. РАН. МЖГ. – 2016. – № 6. – С. 3–14.
- Архипов В.А., Васенин И.М., Усанина А.С. Экспериментальное исследование нестационарных режимов всплытия одиночного пузырька // Инж.-физ. журн. – 2013. – Т. 86, № 5. – С. 1097–1106.
- Жуков В.П., Барочкин Е.В. Системный анализ энергетических тепломассообменных установок. – Иваново, 2009. – 176 с.
- Справочник по теплообменникам: в 2 т. Т. 1: пер. с англ. / под ред. О.Г. Мартыненко и др. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 560 с.
- Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации. – М.: Энергия, 1977. – 240 с.
- Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 328 с.
- Калатузов В.А., Павлов В.А. Расчет ограничений электрической мощности ТЭЦ, связанного с работой систем циркуляционного водоснабжения // Электрические станции. – 1987. – № 4. – С. 18–22.
- Talaia M.A.R. Terminal velocity of a bubble rise in a liquid column // International Journal of Mathematical, Computational, Physical and Quantum Engineering. – 2007. – Vol. 1, Nо. 4.
- Clift R., Grace J.R., Weber M.E. Bubbles, drops and particles. – 1 ed. – London: Academic Press, 1978.
- Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Численные методы решения обратных задач математической физики. – М.: Изд-во ЛКИ, 2009. – 480 с.
- Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. Т. 2. – М.: Наука, 1983. – 640 с.
- Процессы и аппараты химической технологии. Т. 2. Механические и гидромеханические процессы / под ред. А.М. Кутепова. – М.: Логос, 2001. – 600 с.
- Вентцель Е.С. Теория вероятностей. – М.: Высш. шк, 2006. – 575 с.