close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

ИРАН? стр. 15;pdf

код для вставкиСкачать
/
ОТЗЫВ
официального оппонента о диссертационной работе
Нечаева Владимира Николаевича «Тепломассоперенос в реакторе получения по­
ристого титана магниетермическим способом», представленной к защите на соис­
кание ученой степени кандидата технических наук по специальности
01.02.05 -
«Ме­
ханика жидкости, газа и плазмы».
Диссертационная работа ВоН. Нечаева посвящена численному изучению неизотермиче­
ского течения расплава магния при производстве губчатого титана из тетрахлорида титана
(ТХТ) в печи восстановления в рамках технологического процесса Кроля.
Как известно, титан применяется во многих отраслях промышленности: химической
(производство реакторов, трубопроводов, насосов и т.д.), военной промышленности (броне­
жилеты,
броня,
корпуса
подводных
лодок),
медицинской
промышленности
(проте­
зы, стоматологические инструменты, зубные имплантаты) и Т.Д. Является важнейшим конст­
рукционным материалом в авиа-, ракето- и кораблестроении.
Одним из основных методов получения губчатого титана в промышленности является
хлоридная технология, которая основана на способе, открьпом в 30-х годах прошлого столе­
тия Вильгельмом Кролем. Способ включает в себя стадии руднотермической плавки титан­
содержащего концентрата, хлорирования титанового шлака с получением ТХТ технической
чистоты, ректификационной очистки и восстановления ТХТ магнием до титана с последую­
щей вакуумной отгонкой из пор губчатого титана магния и хлорида магния.
Способ Кроля является сложной энергозатратной технологией. В ходе процесса полу­
чения губчатого титана в реакторе происходят сложнейшие процессы хемо- гидродинамиче­
ской природы, которые включают в себя тепловую конвекцию в поле силы тяжести при
высоких числах Рэлея; диффузию в сложноустроенной анизотропной среде, состоящей час­
тично из пористой среды (губчатый титан) и частично из свободного жидкого расплава (маг­
ний); цепочку экзотермических химических реакций; наличие свободной поверхности жид­
кость-газ в верхней части реактора; оседающие твердые включения, которые представляют
собой выпадающий в ходе реакции осадок губчатого титана и т.д.
Для управления этим технологическими процессами, потребляющими значительное
количество энергии, возникает задача прогнозирования теплофизических явлений, проте­
кающих в реакторе в целях отбора наиболее экономного режима расходования энергии и
загружаемой руды. Полноценное решение этой задачи возможно только в рамках математи­
ческого моделирования. Так как диссертант работает непосредственно на производстве губ­
чатого титана, которого стране требуется всё больше и больше, то необходимо отметить, что
тема диссертации является, безусловно, актуальной, а ее появление
-
своевременным.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, в котором дана
общая характеристика работы, указаны ее цель, актуальность, новизна, научная и практиче­
ская значимость, четырёх глав, выводов по работе и списка цитированной литературы, со­
держащей
рисунок и
151 наименование.
3 таблицы.
Общий объём диссертации составляет
109 страниц,
включая
31
Первая глава содержит обзор более сотни публикаций по различным способам полу­
чения губчатого титана, а также приведен обзор математических моделей, предложенных в
литературе для описания процесса получения губчатого титана. Отмечено, что до сих пор не
бьmо предложено моделей, описывающих процессы в комбинированном реакторе, часть
которого заполнено пористой средой и насыщающей её жидкостью, а другая часть представ­
ляет собой свободную жидкость металлического расплава.
Во второй главе формулируется математическая постановка задачи, приводятся раз­
решающие соотношения, краевые условия, а также обсуждается методика решения задачи
неравновесного тепломассопереноса в реакторе.
В
третьей главе изложены результаты проверки адекватности математической моде­
ли, под которой понимается способность предложенной модели описывать процессы в про­
стых предельных ситуациях (задача о чистой тепловой диффузии в бесконвективном при­
ближении, тепломассоперенос в однородной среде чистой жидкости и т.д.). Приводятся
результаты сравнения данных, полученных численно, и экспериментальные данные, полу­
ченные на промышленной установке.
Четвёртая глава посвящена изучению закономерностей тепломассопереноса в реакто­
ре получения губчатого титана в рамках полной модели. Проведены численные расчеты,
исследованы режимы поведения реактора для разных значений управляющих параметров.
параметрическое расчётов.
Необходимо отметить, что большинство результатов диссертационной работы полу­
чено впервые. Среди новых результатов, полученных в диссертации, можно вьщелить
построение математической модели неравновесного тепломассопереноса в технологии маг­
ниетермического восстановления титана из его тетрахлорида, которая включает в себя учет
влияния пористого осадка (губчатого титана) на процессы в реакторе.
В работе проведён вычислительный эксперимент и определены основные закономерно­
сти течения
расплава
в
аппарате
восстановления,
выполнена оценка степени
влияния
на
процесс различных управляющих воздействий, таких как режим подачи ТХТ, расход охлаж­
дающего воздуха, нагрев стенки реактора электронагревателями печи. В динамике изучено
перераспределение конвективных потоков расплавленного магния в аппарате. Таким обра­
зом, практическая значимость диссертации заключается в том, что её результаты могут
быть использованы при выработке практических рекомендаций по величине расхода охлаж­
дающего воздуха, подаваемого на стенку реторты для отвода избыточного тепла экзотерми­
ческой реакции и организации более эффективной работы промышленной установки по
производству титана.
Сильное впечатление производит 45-страничный литературный обзор, который содер­
жит
151
ссьmку на работы других авторов. Такой обзор, несомненно, вьщеляется на фоне
других кандидатских диссертаций, которые прошли через руки оппонента за последнее вре­
мя. Солидное впечатление производит количество публикаций диссертанта из перечня ВАК.
Достоверность полученных диссертантом новых результатов не вызывает сомне­
ний. Использовались проверенные временем методы теоретического анализа, надежные
методы расчета, а там, где это возможно, проводились сравнения с ранее известными резуль­
татами теории и эксперимента.
Работа не лишена недостатков. Сразу отмечу, что в диссертации имеются терминоло­
гические неточности и орфографические ошибки. Постоянно встречается выражение
1.
«граничные условия 1'10 завихренности» (например, стр.59; подобное выражение есть и
в автореферате)
Диссертант часто использует это выражение
выражения, используемого диссертантом,
ные условия для завихренности»
(65
- по-видимому, для него оно устоявшееся. Для
Google вьщаёт О ссьmок. Лучше говорить «гранич­
ссьmок).
Встречается довольно много орфографических ошибок, особенно есть проблемы с пунктуа­
циеЙ. Укажем лишь несколько ошибок на одной странице
13, хотя их в тексте десятки:
2.
«объясняет в частности развитое» (пропущены запятые, стр.13)
3.
«губчатая структура, характерна для титана» (лишняя запятая, стр.13)
2
4. «Не
смотря на это, способ Хантера nрuменялся» (предлог «несмотря» здесь пишется
вместе, стр.13)
5. На рисунке 17 перепутаны местами графики для изотерм
и линий тока.
Впрочем, на этих недостатках можно не акцентировать внимание, ввиду их несущест­
венности. Среди наиболее существенных недостатков отмечу следующие четыр::
1. На фоне хорошего литературного обзора, занимающего вместе с введением
объем содержательной части диссертации
(52
45
страниц,
стр.) выглядит не очень убедительно. По­
становка задачи и полученные результатыI написаны очень лаконично, многие важные
детали (см. ниже) в тексте опущены. Это смазывает общее впечатление от раБотыI.
2. На мой взгляд, математическая модель не очень уравновешена по учтенным и неучтен­
ным эффектам. Например, значительные усилия диссертант затратил на учет турбу­
лентного характера течения в реакторе. Это достигается путем введения турбулентных
поправок для коэффициентов вязкости и температуропроводности. При этом хорошо
известно, что при числах Рэлея, когда реализуется турбулентный режим течения, дви­
жение уже не может оставаться плоским. Тем не менее, диссертант рассматривает в ра­
боте только осесимметричные движения жидкости. На мой взгляд, попытка учета
влияния турбулентности при одновременном рассмотрении двумерных течений не яв­
ляется оправданной. На самом деле расчет трехмерных течений с развитием компью­
терной техники всё больше становится рутиной. С учетом того, что одна из целей дис­
сертационной работа
-
прямое сравнение с данными работы промышленной установки,
трехмерное исследование в этом случае напрашивалось.
3. В части учета влияния химических реакций предложенная модель также кажется слиш­
ком упрощенной. Фактически вклад реакций учитывается только в части тепловьщеле­
ния. При этом исследования динамики концентраций реагирующих элементов вообще
не проводится. К тому же экзотермическое вьщеление тепла предполагается только на
поверхности расплава. В ряде работ оппонента было показано, что только учёт объем­
ности проходящей химической реакции сразу же приводит к новым физическим эффек­
там. В частности максимум температурного поля неизбежно в этом случае смещается с
поверхности вглубь толщи реагирующей жидкости, что приводит К возникновению
приповерхностной ячеистой конвекции Рэлеевского типа. Последняя сильно изменяет
тепломассоперенос в реакторе.
4. В диссертации ничего не говориться, каким образом происходил расчет уравнения
движения для пористого участка области расчета. В формуле
(15)
на стр.
51
приводится
уравнение с малым параметром при инерционном слагаемом. Этот малый параметр
можно оценить следующим образом. Пористый титан по данным диссертанта имеет ко­
эффициент проницаемости приблизительно 10-12 м 2 . Такую же проницаемость имеет
пористая среда, состоящая из плотно упакованных стеклянных шариков размером
0.1
мм и насыщенная водой (по полуэмпирической формуле Козени). При этом оценка от­
ношения характерных времен выравнивания неоднородностей скорости и температуры
даёт значение примерно 10-6. Если малый параметр в работе диссертанта имеет такой
же порядок,
то встает вопрос о том, как производился расчет такого жесткого уравне­
ния. Так как в тексте диссертации об этом ничего нет, то здесь требуются дополнитель­
ные разъяснения диссертанта.
Замечания не умаляют достоинств работы В.Н. Нечаева в целом
это добросовестно
выполненная работа по численному изучению тепломассопереноса во время промышленного
получения пористого титана. Анализ диссертационной работы приводит к выводам о том,
3
•
что диссертация В.Н. Нечаева выполнена на хорошем научном уровне и представляет собой
ценное научное исследование актуальных проблем механики жидкости. Новые научные
результаты, полученные диссертантом, имеют существенное значение для науки и практики.
Достоверность основных представленных в работе результатов не вызывает сомнений. Тема
работы соответствует специальности
01.02.05 -
«Механика жидкости, газа и плазмы». Ос­
новные результаты диссертации представлены в открьпой печати в виде
4 статей
в журналах
из перечня ВАК Автореферат диссертации правильно и достаточно полно отражает её со­
держание.
Таким образом, диссертационная работа «Тепломассоперенос в реакторе получе­
ния пористого титана магниетермическим способом» удовлетворяет требованиям ВАК,
предъявляемым к кандидатским диссертациям, а её автор Владимир Николаевич Не­
чаев заслуживает присуждения учёной степени кандидата технических наук по специ­
альности
01.02.05 -
<<Механика жидкости, газа и плазмы».
Официальный оппонент:
Зав. каф. теоретической физики
и компьютерного моделирования
Пермского государственного
гуманитарно-педагогического университета,
доктор физ.-мат. наук, доцент
д.л. Брацун
01.09.2014
ФИО оппонента: Брацун Дмитрий Анатольевич
Почтовый адрес: Кафедра теоретической физики и компьютерного моделирования,
Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет
Е-шаН:
614990, Пермь, ул. Сибирская, 24
+7 (342) 238-63-64
[email protected]
Организация:
Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет
Должность:
заведующий кафедрой
Телефон:
4
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа