Моделювання процесу нагрівання водонафтової емульсії надвисокочастотним електромагнетним полем

Abstract

Запропоновано модель процесу нагріву водонафтової емульсії у каналах різного поперечного перерізу під дією електромагнетної енергії надвисокої частоти з урахуванням конвективного теплоперенесення. Враховано особливості руху емульсії в каналах, пов’язані з її в’язкопластичними властивостями, які відображає модель Шведова-Бінгама. Розроблено метод розв’язування сформульованої задачі, що ґрунтується на відповідних скінченних інтегральних перетвореннях. Наведено числову реалізацію отриманих розв’язків задачі та проведено порівняльний аналіз із відомими результатами. Показано, що запропонована фізико-математична модель може бути використана для дослідження нагріву емульсії у каналах, перерізи яких мають правильну геометричну форму та дозволяють застосувати запропонований у роботі метод.

The model of heating of the water-oil emulsion in channels with different traversal cross-sections under effect of electromagnetic ultrahigh-frequency energy is given. Physical peculiarities of the emulsion motion related with its viscous and plastic properties, represented by the mathematical model of Shvedov-Bingam are taken into account. The method of solution of the problem of non-steady convective heat exchange which is grounded on corresponding finite integrated transformations is developed. Numerical realization of the obtained problem solutions is given and the comparative analysis with known effects is done. It is shown, that the investigated physical and mathematical model can be applied to the cases of heat exchange in channels which cross-section differs from the investigated ones.

Приведена модель процесса теплообмена водонефтяной эмульсии в каналах разного поперечного сечения под действием энергии сверхвысокой частоты. С учетом физических характеристик эмульсии в работе построена физико-математическая модель на основании вязкопластического материала (модель Шведова-Бингама). Разработан метод решения задачи нестационарного конвективного теплообмена, базирующийся на соответствующих конечных интегральных преобразованиях. Приведена численная реализация полученных решений задачи и проведен сравнительный анализ с известными результатами. Показано, что предложенная физико-математическая модель может быть применена для исследования теплообмена в каналах, сечения которых имеют правильную геометрическую форму и допускают применение разработанного метода.