Development of resources of heavy hydrocarbons is possible due to the evolution of technologies of their processing, including through the intensification of technological methods implemented in the field of their production at oil treatment plants. The research is devoted to the creation of a method of refining heavy hydrocarbon raw materials based on multiple increases in the working surface of the liquid phase during its intensive evaporation. The intensification of the single evaporation process is based on the fact that the heated raw material is sprayed in a hollow apparatus with the division of the final product into a distillate and a bottomless residue. Due to the spraying of raw materials, the interface of the phases is greatly increased, the supramolecular convective mass transfer becomes so large that it is comparable to the diffusion transfer. The aim of the study is to obtain the data necessary to create energy-saving technologies for the separation of heavy hydrocarbon resources. The paper discusses the possibility of improving the process of single evaporation of heavy oil due to the development of the working surface of the liquid phase, which is realized by spraying the latter. The process of crushing oil into droplets is considered in unity and interrelation with all phenomena occurring in the apparatus. The phase boundary increases several times, which makes supramolecular convective mass transfer comparable to diffusive transfer, which allowed for the separation of heavy oil to increase the distillate selection more than 3 times, with the weighting of the residual product.
Цель. Исследуется механизм формирования вертикальной тонкой структуры за счет вертикального переноса массы внутренними волнами при учете турбулентной вязкости и диффузии. Изучается влияние критических слоев на дисперсионные кривые внутренних волн. Методы и результаты. В приближении Буссинеска рассматриваются свободные инерционногравитационные внутренние волны в вертикально-неоднородном потоке при учете горизонтальной турбулентной вязкости и диффузии. Уравнение для амплитуды вертикальной скорости внутренних волн содержит малый параметр (в безразмерных переменных), пропорциональный значению горизонтальной турбулентной вязкости. Решение этого уравнения ищется в виде асимптотического ряда по этому параметру. В нулевом приближении однородная краевая задача второго порядка, определяющая вертикальную структуру моды, решается численно по неявной схеме Адамса третьего порядка точности для реальных профилей частоты Брента-Вяйсяля и скорости течения. При фиксированной частоте волны волновое число находится методом пристрелки. В первом порядке по указанному параметру полуоднородная краевая задача также решается численно по неявной схеме Адамса третьего порядка точности. Находится единственное решение, ортогональное решению соответствующей однородной краевой задачи. Из условия разрешимости этой краевой задачи определяется декремент затухания волны. Дисперсионные кривые первых двух мод испытывают обрезание в низкочастотной области (вторая мода на более высокой частоте), которое обусловлено влиянием критических слоев, где частота волны со сдвигом Доплера равна инерционной. Показано, что вертикальный волновой поток массы отличен от нуля и приводит к неосциллирующей на временном масштабе волны поправке к средней плотности-к тонкой структуре, генерируемой внутренней волной, которая имеет необратимый характер. Выводы. При учете горизонтальной турбулентной вязкости и диффузии вертикальный волновой поток массы отличен от нуля и приводит к генерации вертикальной тонкой структуры. Волновой поток массы превышает турбулентный. Вертикальные масштабы генерируемой вертикальной тонкой структуры соответствуют реально наблюдаемым. Ключевые слова: внутренние волны, волновой поток массы, тонкая структура, критические слои. Благодарности: работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0827-2018-0003 «Фундаментальные исследования океанологических процессов, определяющих состояние и эволюцию морской среды под влиянием естественных и антропогенных факторов, на основе методов наблюдения и моделирования».
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.