Numerical modeling of non-equilibrium heat and mass transfer processes in a reactor for the production of porous titanium
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2013.6.4.53Keywords:
porous titanium, molten magnesium, heat and mass transfer, mathematical modelAbstract
A mathematical model is proposed to describe the dynamics of non-equilibrium heat and mass transfer in the process of magnesium-thermal recovery of titanium from its tetrachloride. For the axially symmetric computational domain in the two-layer system with a permeable interface between the molten magnesium and the porous titanium, the boundary value problem is formulated in terms of temperature-vortex-stream function variables. An algorithm for performing computational experiments is described. With allowance made for conjugate processes at the interface between the molten magnesium and the titanium, the results of numerical simulation of the temperature field, stream function and pressure are presented.
Downloads
References
Нечаев В.Н., Цаплин А.И. Моделирование гидродинамических явлений в реакторе получения губчатого титана // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. – 2012. – Т. 14, № 4. – С. 25-33.
2. Власов В.В. Изучение влияния параметров процессов восстановления и сепарации на структуру губчатого титана и полноту очистки его от хлорсодержащих примесей: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Л., ВАМИ, 1968. – 16 с.
3. Скрыпнюк В.М., Родякин В.В., Кушкин Б.М. Пористость губчатого титана // Металлургия и химия титана. – М.: Металлургия, 1970. – Т. 4. – С. 93-97.
4. Листопад Д.А. Усовершенствование магниетермического процесса получения титана губчатого с целью снижения поступления примесей // ТАРП. – 2012. – Т. 3, № 1 (5). – С. 13-14.
5. Руссо В.Л. Теплофизика металлургических гарнисажных аппаратов. – М.: Металлургия, 1978. – 248 с.
6. Гармата В.А., Петрунько А.Н., Галицкий Н.В. и др. Титан. – М.: Металлургия, 1983. – 559 с.
7. Тарасов А.В. Металлургия титана: Учеб. пособие. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. – 328 с.
8. Лейбензон Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. – М.-Л.: ОГИЗ-Гостехиздат, 1947. – 244 с.
9. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. – М.: Недра, 1984. – 212 с.
10. Маскет М. Течение однородных жидкостей в пористой среде. – М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2004. – 628 с.
11. Nield D.A., Bejan A. Convection in porous media. – New Yоrk: Springer, 1999. – 546 p.
12. Бочарова А.А., Плаксина И.В. Влияние границы на свободноконвективное течение в пористой среде при заданной теплоотдаче с вертикальной поверхности // Вычисл. мех. сплош. сред. – 2011. – Т. 4, № 3. – С. 5-12. DOI
13. Bahadori F., Rashidi F. CFD simulation of temperature dependent viscosity under free convection through two-layered porous media // Contemporary Engineering Sciences. – 2012. – V. 5, N. 2. – P. 67-74.
14. Бирих Р.В., Рудаков Р.Н., Трусов П.В., Швейкин А.И. Линейные задачи теории гидродинамической устойчивости: Учеб. пособие. – Пермь: Изд-во ПГТУ, 2008. – 99 с.
15. Колчанова Е.А., Любимов Д.В., Любимова Т.П. Влияние эффективной проницаемости среды на устойчивость двухслойной системы «однородная жидкость – пористая среда» в поле вибраций высокой частоты // Вычисл. мех. сплош. сред. – 2012. – Т. 5, № 2. – С. 225-232. DOI
16. Цаплин А.И. Теплофизика в металлургии: Учеб. пособие. – Пермь: Изд-во ПГТУ, 2008. – 230 с.
17. Цаплин А.И. Теплофизика внешних воздействий при кристаллизации стальных слитков на машинах непрерывного литья. – Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 1995. – 238 с.
18. Prakash J., Gupta S.K. Characterization of thermohaline convection in porous medium: Brinkman model // IJERA. – 2012. – V. 2, N. 6. – P. 1082-1087.
19. Бернадинер М.Г., Ентов М.Н. Гидродинамическая теория фильтрации аномальных жидкостей. – М.: Наука, 1975. – 200 с.
20. Нечаев В.Н., Цаплин А.И. Моделирование тепломассопереноса вязкой жидкости в прямоугольной области // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. – 2013. – Т. 15, № 3. – С. 47-55.
21. Эйдензон М.А. Магний. – М.: Металлургия. – 1969. – 352 с.
22. Бабиков А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др. Физические величины: Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 1232 с.
23. Варгафтик Н.Б., Филиппов Л.П., Тарзиманов А.А., Тоцкий Е.Е. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов. – М.: Энергоатомиздат, 1990. − 352 с.
###
Necaev V.N., Caplin A.I. Modelirovanie gidrodinamiceskih avlenij v reaktore polucenia gubcatogo titana // Vestnik PNIPU. Masinostroenie, materialovedenie. - 2012. - T. 14, No 4. - S. 25-33.
2. Vlasov V.V. Izucenie vliania parametrov processov vosstanovlenia i separacii na strukturu gubcatogo titana i polnotu ocistki ego ot hlorsoderzasih primesej: Avtoref. dis. kand. tehn. nauk. - L., VAMI, 1968. - 16 s.
3. Skrypnuk V.M., Rodakin V.V., Kuskin B.M. Poristost’ gubcatogo titana // Metallurgia i himia titana. - M.: Metallurgia, 1970. - T. 4. - S. 93-97.
4. Listopad D.A. Usoversenstvovanie magnietermiceskogo processa polucenia titana gubcatogo s cel’u snizenia postuplenia primesej // TARP. - 2012. - T. 3, No 1 (5). - S. 13-14.
5. Russo V.L. Teplofizika metallurgiceskih garnisaznyh apparatov. - M.: Metallurgia, 1978. - 248 s.
6. Garmata V.A., Petrun’ko A.N., Galickij N.V. i dr. Titan. - M.: Metallurgia, 1983. - 559 s.
7. Tarasov A.V. Metallurgia titana: Uceb. posobie. - M.: IKC <>, 2003. - 328 s.
8. Lejbenzon L.S. Dvizenie prirodnyh zidkostej i gazov v poristoj srede. - M.-L.: OGIZ-Gostehizdat, 1947. - 244 s.
9. Barenblatt G.I., Entov V.M., Ryzik V.M. Dvizenie zidkostej i gazov v prirodnyh plastah. - M.: Nedra, 1984. - 212 s.
10. Masket M. Tecenie odnorodnyh zidkostej v poristoj srede. - M.-Izevsk: NIC <>, 2004. - 628 s.
11. Nield D.A., Bejan A. Convection in porous media. - New York: Springer, 1999. - 546 p.
12. Bocarova A.A., Plaksina I.V. Vlianie granicy na svobodnokonvektivnoe tecenie v poristoj srede pri zadannoj teplootdace s vertikal’noj poverhnosti // Vycisl. meh. splos. sred. - 2011. - T. 4, No 3. - S. 5-12. DOI
13. Bahadori F., Rashidi F. CFD simulation of temperature dependent viscosity under free convection through two-layered porous media // Contemporary Engineering Sciences. - 2012. - V. 5, N. 2. - P. 67-74.
14. Birih R.V., Rudakov R.N., Trusov P.V., Svejkin A.I. Linejnye zadaci teorii gidrodinamiceskoj ustojcivosti: Uceb. posobie. - Perm’: Izd-vo PGTU, 2008. - 99 s.
15. Kolcanova E.A., Lubimov D.V., Lubimova T.P. Vlianie effektivnoj pronicaemosti sredy na ustojcivost’ dvuhslojnoj sistemy <> v pole vibracij vysokoj castoty // Vycisl. meh. splos. sred. - 2012. - T. 5, No 2. - S. 225-232. DOI
16. Caplin A.I. Teplofizika v metallurgii: Uceb. posobie. - Perm’: Izd-vo PGTU, 2008. - 230 s.
17. Caplin A.I. Teplofizika vnesnih vozdejstvij pri kristallizacii stal’nyh slitkov na masinah nepreryvnogo lit’a. - Ekaterinburg: Izd-vo UrO RAN, 1995. - 238 s.
18. Prakash J., Gupta S.K. Characterization of thermohaline convection in porous medium: Brinkman model // IJERA. - 2012. - V. 2, N. 6. - P. 1082-1087.
19. Bernadiner M.G., Entov M.N. Gidrodinamiceskaa teoria fil’tracii anomal’nyh zidkostej. - M.: Nauka, 1975. - 200 s.
20. Necaev V.N., Caplin A.I. Modelirovanie teplomassoperenosa vazkoj zidkosti v pramougol’noj oblasti // Vestnik PNIPU. Masinostroenie, materialovedenie. - 2013. - T. 15, No 3. - S. 47-55.
21. Ejdenzon M.A. Magnij. - M.: Metallurgia. - 1969. - 352 s.
22. Babikov A.P., Babuskina N.A., Bratkovskij A.M. i dr. Fiziceskie veliciny: Spravocnik / Pod red. I.S. Grigor’eva, E.Z. Mejlihova. - M.: Energoatomizdat, 1991. - 1232 s.
23. Vargaftik N.B., Filippov L.P., Tarzimanov A.A., Tockij E.E. Spravocnik po teploprovodnosti zidkostej i gazov. - M.: Energoatomizdat, 1990. - 352 s.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2013 Computational Continuum Mechanics
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
