Виявлення особливостей гідродинаміки в роторно-дисковому плівковому випарному апараті

Abstract

This paper reports the generalized results of computer simulation of physical processes at a rotor-disk film evaporating plant. Optimization of the operation mode cannot be achieved without establishing patterns in the course of physical processes. We have proposed a computer model of hydrodynamics that accounts for all the features, initial and boundary conditions. The results of computer simulations make it possible to adequately assess the effectiveness of using a rotor-disk film evaporating plant (RDFVP) for the concentration of heat-labile materials. We have established patterns in the course of physical processes within a structure of RDFVP by using computer simulation of hydrodynamics in the programming environment ANSYS and applying a k-ε turbulence model. The result of simulation is the derived velocity fields of the concentrated fluid (wmax=0.413 m/s) and the gas phase (wmax=8.176 m/s), as well as the magnitude of values for shear stress τ=0.94·10-6 Pa. It was established that the gas heat-carrier is characterized by the highly-turbulent flows with maximum values for kinetic energy TKEmax=8.985·10-1 m2/s2. The reliability of results is ensured by the correctness, completeness, and adequacy of physical assumptions when stating the problem and while solving it using the computer aided design system ANSYS. It has been established that the proposed structure is an effective alternative to equipment for the concentration of solutions. The data obtained could be used when designing heat-and-mass-exchange equipment for the highly efficient dehydration of thermolabile materialsПриведены обобщения полученных результатов компьютерного моделирования физических процессов в роторно-дисковом пленочном выпарном аппарате. Оптимизация режима работы не может быть осуществлена без установления особенности протекания физических процессов. Предложена компьютерная модель гидродинамики, с учетом всех особенностей, начальных и граничных условий. Результаты компьютерного моделирования позволяют адекватно оценивать эффективность использования роторно-дискового пленочного выпарного аппарата (РДПВА) для концентрирования термолабильных материалов. Установлены особенности протекания физических процессов в конструкции РДПВА, с помощью компьютерного моделирования гидродинамики в среде ANSYS используя k-ε модель турбулентности. В результате моделирования получены поля скоростей концентрируемой жидкости (wmax=0,413 м/с) и газовой фазы (wmax=8,176 м/с), а также величина значений напряжений сдвига τ=0,94·10-6 Па. Установили, что для газового теплоносителя характерны високотурбулентные потоки с максимальными значениями кинетической энергии TKEmax=8,985·10-1 м2/с2. Достоверность результатов обеспечивается корректностью, полнотой и адекватностью физических допущений в постановке задачи и на этапе ее решения с применением системы автоматизированного проектирования ANSYS. Установлено, что предложенная конструкция является эффективной альтернативой оборудования для концентрирования растворов. Полученные данные могут быть использованы при проектировании тепломассообменного оборудования для высокоэффективного обезвоживания термолабильных материаловНаведено узагальнення отриманих результатів комп’ютерного моделювання фізичних процесів в роторно-дисковому плівковому випарному апараті. Оптимізація режиму роботи не може бути здійснена без встановлення особливості протікання фізичних процесів. Запропоновано комп’ютерну модель гідродинаміки, з урахуванням всіх конструкційних особливостей, початкових та граничних умов. Результати комп’ютерного моделювання дають можливість адекватно оцінювати ефективність використання роторно-дискового плівкового випарного апарату (РДПВА) для концентрування термолабільних матеріалів. Встановлені особливості протікання фізичних процесів в конструкції РДПВА, за допомогою комп’ютерного моделювання гідродинаміки у середовищі ANSYS використовуючи k-ε модель турбулентності. В результаті моделювання отримано поля швидкостей рідин, що концентрується (wmax=0,413 м/с), та газової фази (wmax=8,176 м/с), а також величину значень напружень зсуву τ=0,94·10-6 Па. Встановили, що для газового теплоносія характерні високотурбулентні потоки з максимальними значеннями кінетичної енергії TKEmax=8,985·10-1 м2/с2. Достовірність результатів забезпечується коректністю, повнотою та адекватністю фізичних припущень в постановці задачі та на етапі її розв’язку із застосуванням системи автоматизованого проектування ANSYS. Встановлено, що запропонована конструкція є ефективною альтернативою обладнання для концентрування розчинів. Отримані дані можуть бути використані при проектуванні тепломасообмінного обладнання для високоефективного зневоднення термолабільних матеріалі

    Similar works