МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТЕРМОДИНАМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ГАЗОПАРОВОЇ БУЛЬБАШКИ

Ключові слова: математична модель, бульбашка, теплообмін, газовий гідрат, тиск, температура

Анотація

Запропоновано математичну модель, яка враховує інерційну та термодинамічну складові осциляції бульбашок, теплообмінні процеси у рідині, теплообмін на границі бульбашки. Проведено дослідження динамічних характеристик газопарових бульбашок різних розмірів. Після виконаних розрахунків побудовано графіки зміни розміру бульбашки, її температури, швидкості руху, тиску парогазового середовища всередині бульбашки  в часі. Установлено, що кожний розмір бульбашок має свою частоту осциляцій. Розраховано швидкість фазовоперехідних процесів і встановлено, що вона набуває максимальних значень саме під час осциляцій бульбашки. За термодинамічними характеристиками поверхні контакту рідкої та газоподібної фаз визначено кількість утвореної твердої фази. Результати досліджень можуть застосовуватися для оптимізації різноманітних технологічних процесів, пов’язаних з кипінням, спученням матеріалів, утворенням газових гідратів та кавітацією у рідині.

Посилання

1. Methane gas-phase dynamics in marine sediments: A model study / J. M. Mogollón, I. L'Heureux, A. W. Dale, P.& Regnier // American journal of science. – 2009. – Vol. 309(3). – P. 189 – 220.
2. 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.
3. Hashemi Sh. Dynamic Simulation of Gas Hydrate Formation in an Agitated Three-Phase Slurry Reactor / Sh. Hashemi, A. Macchi, Ph. Servio // The 12th Intern. Conf. on Fluidization – New Horizons in Fluidization Engineering. – 2007. – №. 39. – P. 329 – 336.
http://dc.engconfintl.org/fluidization xii/39.
4. 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.
5. Ильмов Д. Н. Теплофизические процессы при сжатии парового пузырька в жидком углеводороде на основе гомобарической модели / Д. Н. Ильмов, С. Г. Черкасов // Теплофизика высоких температур. – М. : ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша», 2012. –№5, Том 50. – С. 676 – 684.
6. Павленко А. М. Особенности управления процессами формирования структуры и свойств пористых тел / А. М. Павленко, А. В. Кошлак // Металлургическая теплотехника: сборник научных трудов НМет АУ. – Днепр, НМет АУ, 2008. – С. 211 – 220.
7. 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. – Т. 51, № 4. – С. 543 – 551.
http://naukarus.com/k-teorii-rosta-parovyh-puzyrkov-v-metastabilnoy-zhidkosti.
8. Актершев С. П. Моделирование вскипания метастабильной жидкости при наличии фронтов испарения / С. П. Актершев, В. В. Овчинников // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. – Днепр, НПВК «Триакон». – 2013. – Вып. 1(12). – С. 77 – 82.
http://modern.science.triacon.org/ru/issues/2013/files/papers/1/77-82.pdf.
9. Веретельник Т. И. Математическое моделирование кавитационного потока жидкости в химико-технологической системе / Т. И. Веретельник, Ю. Н. Дифучин // Вісник Черкаського державного технологічного университету. – Черкаси, ЧДТУ, 2008, – №3. – С. 82 – 85.
10. Кулинченко В. Р. Основы математического моделирования динамики роста паровой фазы [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://dspace.nuft.edu.ua
11. Ishii Mamoru Thermo-Fluid Dynamics of Two-Phase Flow Springer/ Mamoru Ishii, Takashi Hibiki – Science & Business Media, New York, USA 2011 р. – 518 p.
DOI 10.1007/978-1-4419-7985-8.
12. Butcher J. C. Numerical Methods for Ordinary Differential Equations / J. C. Butcher. – New York: John Wiley & Sons, 2008. – 482 p.
13. Lambert J. D. Computational Methods in Ordinary Differential Equations / J.D. Lambert. – Wiley, Chichester, 1991. – 304 p.
Опубліковано
2018-04-11
Як цитувати
KutnyiB.А. Математичне моделювання термодинамічних процесів газопарової бульбашки / KutnyiB.А., PavlenkoА.М. // ACADEMIC JOURNAL Series: Industrial Machine Building, Civil Engineering. – Полтава: ПНТУ, 2018. – Т. 1 (50). – С. 220-226. – doi:https://doi.org/10.26906/znp.2018.50.1079.