__
Химическая гидродинамика
К уравнениям, описывающим движение потока без химических реакций, добавляется описание химической кинетики методами, описанной в дифференциальных уравнениях химической гидродинамики. Уравнения химической гидродинамики приведены в работах [34], [35].
Решая численными методами совместно систему уравнений из дифференциальных уравнений вычислительной гидродинамики для турбулентного течения и дифференциальных уравнений химической гидродинамики, получают решение для турбулентного потока, в котором протекают химические процессы.
__
Академик Колмогоров А.Н. в работе [17] описал единственно верно модель структуры турбулентного потока. В этой же работе отмечается, что нобелевский лауреат, академик Ландау Л.Д. высказался о корректности предложенной Колмогоровым А.Н. модели. Согласно этой модели происходит передача энергии от вихрей макромасштаба более мелким и до колмогоровского масштаба. На колмогоровском масштабе энергия тратится на вязкое трение. Колмогоровский масштаб по сути совпадает с элементарным масштабом (см. выше), описанным вокруг произвольно взятой точки внутри потока. Очевидно, что корректная постановка численного расчета состоит в расчете мелких масштабов с переходом к макроскопическому масштабу, являющимся интегральным в численном расчете. По методу DNS напрямую решается система уравнений Навье-Стокса.
Для учета протекания химических реакций необходимо решаемую численным методом систему уравнений дополнить уравнениями химической гидродинамики.
__
Проблема решения уравнений Навье-Стокса рассмотрена Ефановым К.В. в работе [18] и возможно, что решена (попытка решения проблемы как физиком, а не как математиком).
Заключение
В монографии подробно приведена теория расчета валов на резонанс по теории колебаний и приведена теория расчета на резонанс методом конечных элементов.
Расчеты на резонанс следует выполнять в специальных компьютерных программных пакетах, а теорию расчета необходимо знать для глубокого понимания физики процесса и для выполнения расчета а также конструирования вала.
Предложен подход по выбору мешалки, по которому по геометрии аппарата предполагается структура потока, а затем под эту структуру выбирается мешалка. Такой подход является обоснованным технически по сравнению с подбором мешалок на основе простого сравнения их выходных данных по структуре потока.
Приведен технологический расчет аппарата с мешалкой, снабженного теплообменным устройством в виде рубашки.
Приведена теория идеальных реакторов и теория вычислительных методов гидродинамики.
Критериальные методики расчета имеют меньшее физическое обоснование по сравнению с прямым решением уравнений гидродинамики.
Структура потока на основе решения уравнений гидродинамики имеет большее физическое обоснование по сравнению с моделями идеальных реакторов и учета в них неидеальности.
Расчет процессов перемешивания следует выполнять численными методами в специальных программных пакетах
Литература
1. Васильцов Э.А., Ушаков В.Г. Аппараты для перемешивания жидких сред: Справочное пособие. Л.: Машиностроение, 1979. 272 с.
2. Лунц Е.Б. Упругие колебания. М.: Изд-во МАИ, 1935. 182 с.
3. Яблонский А.А., Норейко С.С. Курс теории колебаний. 3-е изд. М.: Высш. шк, 1975. 248 с.
4. Бабаков И.М. Теория колебаний. 3-е изд. М.: Наука, 1968. 560 с.
5. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1965. 303 с.
6 Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учебное пособие. В 10т. т. 6. Гидродинамика. 3-е изд. М.: Наука, 1986736 с.
7. Кафаров В.В. Основы массопередачи. 2-е изд. М.: Высш. шк., 1972. 496 с.
8. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. М.: Химия, 1969. 624 с.
9. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика, т.1. М. Наука. 1965. 641 с.
10. Фрост У. Турбулентность. Принципы и применения. М.: Мир. 1980. 536 с.
11. Фриш У. Турбулентность. Наследие А.Н. Колмогорова. М.: ФАЗИС. 1998. 346 с.
12. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир. 1980. 619 с.
13. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. Т.1. М.: Мир. 1991. 504 с.
14. Ефанов К.В. О перемешивании без закручивания потока // Нефтегазовые технологии и аналитика. 2019. 8. С.53-54.
15. Ефанов К.В. Перемешивающее устройство с соосными пропеллерными мешалками противоположного вращения // Химическая техника. 2018. 6. С.35-36.
16. Алямовский А.А. SolidWorks Simulation. Как решать практические задачи. СПб.: БХВ-Петербург, 2012. 448 с.
17. Колмогоров А.Н. Уравнение турбулентного движения несжимаемой жидкости Избранные труды. Механика и математика. М. Наука. 1985. 470 с.
18. Ефанов К.В. Уравнения Навье-Стокса, отсутствие решения / Navier-Stokes equations, no solution. М.: Литрес, 2020. 18 с.
19. Кафаров В. В., Ветохин В.Н., Бояринов А.И. Программирование и вычислительные методы в химии и химической технологии. М.: Наука, 1972. 487 с.
20. Секулович М. Метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1993. 664 с.
21. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. 752 с.
22. Вихман Г.Л., Круглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1978. 328 с.
23. Голованчиков А.Б. Дулькина Н. А., Козловцев В. А., Шагарова А. А. Расчет на ЭВМ экзотермического реактора идеального смешения. Методические указания к лабораторной работе. Волгоград: ВолгГТУ, 2006. 18 с.
24. Голованчиков А.Б., Дулькина Н.А., Ильин А.В., Шагарова А.А. Расчет на ЭВМ реактора идеального вытеснения для проведения эндотермических процессов. Методические указания к лабораторной работе. Волгоград, ВолгГТУ, 2008. 20 с.
25. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 10-е изд. Л.: Химия, 1987. 576 с.
26. Ефанов К.В. О возможности повышения эффективности аппаратов воздушного охлаждения газа применением привода с соосными колесами вентилятора // Химическая техника. 2018. 10.
27. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. Л.: Химия, 1975. 384 с.
28. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидких средах: Физические основы и инженерные методы расчета. Л.: Химия, 1984. 336 с.
29. Айзенштейн М.Д. Центробежные насосы для нефтяной промышленности. М.: Гостоптехиздат, 1957. 363 с
30. Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. М.: машиностроение, 1985. 472 с.
31. Тимошенко С.П. Прочность и колебания элементов конструкции. М.: Наука, 1975. 704 с.
32. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. / Ред. совет: В. Н. Челомей (пред.). М.: Машиностроение, 1978Т. 1. Колебания линейных систем/Под ред. В. В. Болотина. 1978. 352 c.
33. Прандтль Л. Гидроаэромеханика. М.: Изд-во иностранной литературы, 1949. 520 с.
34. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1987. 502 с.
35. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.:Физматгиз, 1959700 с.