Осадительные центрифуги со шнековой выгрузкой образовавшегося твердого осадка широко применяются во многих отраслях для разделения суспензий, содержащих твердую фазу с размером частиц от 1 до 500 мкм. Эффективность центрифуг характеризуется фактором разделения, представляющего собой отношение центробежного ускорения к ускорению свободного падения. Значение этого параметра для некоторых центрифуг достигает нескольких тысяч. К преимуществам работы данных центрифуг можно отнести: непрерывный процесс разделения суспензий, устойчивость работы при колебаниях состава разделяемой суспензии и содержание в ней частиц различного размера, большая гибкость при выборе параметров процесса путем изменения входных параметров течения суспензии. Определенным недостатком этих центрифуг в некоторых случаях является повышенная влажность осадка. Учитывая, что осадок центрифуг зачастую подвергается термической сушке, актуальным является усовершенствование центрифуг с целью снижение энергетических затрат на сушку и уменьшения стоимости процесса обезвоживания в целом.
Схема управления в шнековых осадительных центрифугах позволяет изменять угловые скорости вращения ротора и шнека и, таким образом, менять режим работы центрифуги с целью получить максимально возможную степень очистки суспензии для конкретного вида сырья. Подбор оптимальных режимных параметров процесса разделения в основном сводится к подбору частоты вращения ротора и относительного вращения шнека. Для получения максимально возможной очистки растворов от твердых примесей необходимо задать такое соотношение скоростей ротора и шнека, чтобы время осаждения частицы и уплотнения осадка на барабане ротора не превышало время транспортировки осадка к окнам разгрузки.
Целью данной работы является изучение процессов гидродинамики и моделирование движения жидкости в цилиндрической секции шнековой осадительной центрифуги; изучение влияния скоростей вращения шнека и корпуса центрифуги, плотности и размера частиц в суспензии и физических свойств жидкости на её характер течения в канале; сравнение полученных результатов и вывод о возможности использовании данного модуля в общей модели шнековой осадительной центрифуги.
Тема данной курсовой работы актуальна, так как задачи гидродинамики занимают важное место во многих отраслях промышленности и науки. Моделирование и численное решение данных задач позволяет определить необходимые параметры потока без проведения сложного эксперимента (установок, датчиков, моделей).
1. Сформулирована физическая модель процесса разделения суспензии в шнековой осадительной центрифуге.
2. Построена математическая модель гидродинамики в шнековой осадительной центрифуге.
3. Выбран метод численного решения поставленной задачи.
4. Сформулированы граничные условия рассмотренной задачи.
5. Написан программный код. Проведена отладка программы.
6. Выполнены тестовые расчеты, подтверждающие адекватность созданной модели.
7. Сделан вывод о возможности использовать созданный модуль в составе общей модели процесса разделения суспензий в шнековой осадительной центрифуге.
8. Результаты работы были представлены и опубликованы в сборниках на научных конференциях: «Актуальные проблемы современной механики сплошных сред и небесной механики - 2017» НИИ ПММ ТГУ в г. Томск и «Актуальные проблемы инновационного развития ядерных технологий» в рамках научной сессии НИЯУ МИФИ г. Северск в 2017 и 2018 годах.
