Гидродинамика и теплоперенос в химических реакторах (190,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

УДК 66.023:532(075) ББК 35.111я7 Т35 Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского национального исследовательского технологического университета Рецензенты: канд. техн. наук, доц. К. А. Алексеев канд. хим. наук Т. Ш. Нурмуродов Т35 Терещенко К. А. Гидродинамика и теплоперенос в химических реакторах : учебное пособие / К. А. Терещенко, Н. В. Улитин, И. С. Родионов; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2025. – 108 с. ISBN 978-5-7882-3581-3 Рассмотрены основные принципы математического моделирования гидродинамики и теплопереноса в химических реакторах, предназначенных для осуществления каталитических и некаталитических химических процессов. Предназначено для бакалавров и магистров, обучающихся по направлениям 18.03.01 (18.04.01) «Химическая технология» и 18.03.02 (18.04.02) «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии». Подготовлено на кафедре общей химической технологии. . Публикация осуществляется в рамках проекта «Исследование макрокинетики химических реакторов с применением отечественных программных пакетов», реализуемого победителем грантового конкурса для преподавателей 2023/2024 Стипендиальной программы Владимира Потанина. УДК 66.023:532(075) ББК 35.111я7 ISBN 978-5-7882-3581-3 © Терещенко К. А., Улитин Н. В., Родионов И. С., 2025 © Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2025 2

Стр.2

СОДЕРЖАНИЕ Введение .................................................................................................................................... 4 1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ МЕХАНИКИ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ ....................... 6 1.1. Уравнения гидродинамики сплошной среды............................................................ 6 1.1.1. Уравнение неразрывности (сохранения массы) сплошной среды .................. 7 1.1.2. Понятие линейно-вязкой сплошной среды ........................................................ 8 1.1.3. Уравнение сохранения количества движения (сохранения импульса) сплошной среды .............................................................................................................. 9 1.1.4. Понятие идеального газа ................................................................................... 11 1.1.5. Уравнение сохранения энергии сплошной среды ........................................... 13 1.2. Дискретизация уравнений. Явная и неявная расчетные схемы. Метод контрольного объема ........................................................................................................ 16 Контрольные вопросы ...................................................................................................... 21 2. ТУРБУЛЕНТНОСТЬ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, МОДЕЛИ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА. ............................................................................................................................... 26 2.1. Турбулентность. Основные положения ................................................................... 26 2.2. Уравнение переноса турбулентной кинетической энергии и диссипации турбулентной кинетической энергии ............................................................................. 28 2.3. k-ε-, k-ω- и SST k-ω-модели турбулентности ......................................................... 32 2.3.1. k-ε-Модель турбулентности .............................................................................. 32 2.3.2. k-ω-Модель турбулентности ............................................................................. 33 2.3.3. SST k-ω-модель турбулентности ...................................................................... 34 Контрольные вопросы ...................................................................................................... 36 3. ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛОПЕРЕНОСА ........... 39 3.1. Задачи для изучения общей методики моделирования гидродинамики и теплопереноса в сплошной среде во FlowVision (задачи 1–13) ................................... 39 3.2. Задачи моделирования гидродинамики и теплопереноса в реальных промышленных химических реакторах ..................................................................... 50 3.2.1. Моделирование реакторов смешения непрерывного действия с различным количеством мешалок (задача 14) ........................................................ 50 3.2.2. Моделирование ректора смешения непрерывного действия с различными типами конструкции мешалок (задача 15) ........................................ 60 3.2.3. Моделирование реактора смешения непрерывного действия со змеевиком (задача 16) .............................................................................................. 66 3.2.4. Моделирование диффузор-конфузорного реактора (задача 17) .................... 77 3.2.5. Моделирование кривой отклика реактора барботажного типа (задача 18) ...... 87 3.3. Контрольные вопросы. .............................................................................................. 99 Заключение ........................................................................................................................... 103 Рекомендуемая литература ................................................................................................. 106 3

Стр.3