Теоретические методы моделирования и разработки энергоэффективных импортозамещающих аппаратов очистки и глубокой переработки углеводородного сырья на предприятиях топливно-энергетического комплекса

Методы решения поставленных задач заключаются в математическом описании явлений переноса импульса, массы и энергии на различных иерархических уровнях с учетом пространственно – временных масштабов (пузырек, элемент насадки, пленка жидкости, насадочный слой, барботажная тарелка, тепломассообменный аппарат, промышленная установка). Взаимодействие между этими уровнями, как правило, слабое и это дает возможность учесть взаимодействия в математических моделях параметрически. Для моделирования явлений используются частные случаи фундаментальных законов сохранения и термодинамического равновесия, а именно системы дифференциальных уравнения движения и тепломассообмена, численные методы, модели пограничного слоя, модели турбулентной миграции тонкодисперсных частиц в газах и жидкостях. Для выбора энергосберегающих научно-технических решений, на уровне масштаба насадочного слоя и барботажной тарелки, использование энергетических коэффициентов, комплексов и их модификаций. На уровне масштаба теплотехнологической схемы (промышленной установки) – применение термодинамического метода анализа с вычислениями тепловых и эксергетических коэффициентов полезного действия. Кроме этого, использование пакетов прикладных программ (ChemCad и др.) для расчета теплотехнологических схем. Методы моделирования основаны на использовании математических следствий фундаментальных законов сохранения импульса, массы и энергии, совместно с условиями термодинамического равновесия. В частности: применение систем уравнений переноса (моделей структуры потоков) для вычисления полей концентраций и температур в двухфазных средах. Учет второй фазы (дисперсной) за счет локальных межфазных источников и коэффициентов турбулентного обмена. Для определения кинетических характеристик переноса импульса, массы и тепла использование различных моделей пограничного слоя и определение параметров данных моделей с учетом различных возмущений, основываясь на консервативности законов трения и теплообмена к возмущениям с применением гидравлического сопротивления контактных устройств. Применение теории турбулентной миграции тонкодисперсной фазы в газах и жидкостях и численных методов для вычисления эффективности разделения неоднородных сред в аппаратах различных конструкций.