Разделение двухфазных эмульсий при пленочном неизотермическом течении за счет обогрева рабочей поверхности

Abstract

Во многих отраслях промышленности, таких как пищевая, нефтехимическая, энергетическая, медицинская часто встречаются процессы, в которых осуществляется разделение гетерогенных сред при пленочных режимах их реализации, при этом они изучены недостаточно полно. Целью настоящей работы является математическое моделирование на основе уравнений механики многофазных сред процесса разделения двухфазных высоковязких эмульсий при их пленочном течении по рабочим обогреваемым поверхностям сложной формы с учетом тепломассообмена с окружающей средой. Разработанная в работе математическая модель состоит из нелинейных уравнений сохранения массы, импульса и энергии, записанных и упрощенных для произвольной ортогональной системы координат, связанной с поверхностью реализации процесса с учетом его особенностей и соответствующих граничных условий. При этом уравнения неразрывности и сохранения импульса решаются аналитически, а для решения уравнений сохранения энергии используется приближенный метод Слезкина. По построенной математической модели проведены численные расчеты, на примере двухфазной эмульсии – тяжелой пиролизной смолы, и получены результаты для различных значений режимных параметров реализации процесса. Расчетные результаты удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, полученными на лабораторной установке. Полученные в работе результаты являются новыми и в частных случаях совпадают с известными, по литературным источникам, решениями подобных задач. Они представляют практический интерес при моделировании различных процессов, связанных с разделением фаз высоковязких двухфазных сред, реализуемых на обогреваемых поверхностях в пленочном режиме течения.