ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Продольное перемешивание в системах с непрерывным потоком из "Химические реакторы расчет и управление ими" Только для более или менее гомогенных систем растянутость в распределении времени пребывания удается выразить как функцию одного параметра. Этим параметром для систем с обратным перемешиванием является N = ( V а для реакционных устройств без обратного перемешивания — число N идеальных смесителей в каскаде, которому такое устройство эквивалентно. Если продольное перемешивание относительно мало, N ш N связаны уравнением (111,14), и любым из этих двух параметров можно с одинаковым успехом пользоваться для изучения распределения времени пребывания. [c.107] Здесь d — характеристическая длина (диаметр трубы, диаметр частиц). [c.107] Суммируем теперь кратко основные теоретические и экспериментальные сведения о продольном перемешивании в системах с непрерывным потоком . [c.108] Вместе с тем такое распределение можно объяснять воздействпем молекулярной диффузии. Хотя диффузия в направлении потока обычно мала, поперечный диффузионный поток может привести к значительному снижению неоднородности, так как он способствует массообмену между различными струями (см. пример П1-3). [c.108] Если в прямой трубе поток высоковязкой реакционной смеси отличается большой неоднородностью, часто этот эффект удается понизить, применяя трубы спиральной формы. При этом уменьшается разница между временем пребывания отдельных элементов и возрастает влияние радиальной диффузии. Вследствие этого наблюдаемый коэффициент продольного перемешивания при ламинарном потоке в изогнутых трубах чрезвычайно мал, особенно для газов. Некоторое экспериментальные данные, подтверждающие эти положения, приведены на рис. П1-16 . [c.108] Расчет но этой формуле дает большие величины по сравнению с расчетами по теоретическим соотношениям. [c.109] В интервале скоростей, при которых поток образует ламинарные кольцевые завихрения. При высоких угловых скоростях эти внхри вызывают общую турбулентность, и Ре, перестает зависеть от со. [c.109] Так как М = N (см. стр. 89), в плотном слое частиц длиной Ь распределение времени пребывания такое же, как и в системе из Ыйр реакторов с мешалками в каскаде. Поэтому поры плотного слоя можно рассматривать как каскад равномерно распределенных объемов, находящихся на расстоянии друг от друга. Эта модель удобна при оценке продольного перемешивания в газовых потоках. [c.110] Специальные измерения показали, что для жидкостей Ре, меньше, чем для газов (кривая 2 и область между кривыми 3 на рис. 111-17). Последнее объясняется, вероятно, тем, что в жидкостях обмен вещества между мертвыми зонами и основным потоком протекает медленнее из-за малой скорости диффузии. Кривые 1, 2 ш 3 характеризуют продольное перемешивание, усредненное по всему поперечному сечению трубы, заполненной твердыми частицами. На рисунке показано также торможение потока у стенок (кривые 3 ж 4) обнаружено, что воздействие стенок уменьшается с увеличением Ке от 100 до 1000. Порядок величины Ре, показывает, что продольное перемешивание при потоке через плотный слой может быть настолько незначительным, что в реальном и идеальном трубчатом реакторах режимы практически совпадают, так как 100. [c.110] При газовом потоке через псевдоожиженный слой модель поршневого потока с учетом продольного перемешивания — лишь грубое приближение к действительности. Например, некоторое количество г 1за почти всегда быстро проходит через кипящий слой в виде газовых пузырьков. [c.111] Если в газовой фазе протекает химическая реакция, состав пузырьков и газа, занимающего основной объем реактора, различен, что приводит к возникновению массообмена между ними. Скорости проскока пузырьков, продольного перемешивания в основном объеме и переноса массы между этими фазами сильно зависят от плотности частиц, их среднего размера и особенно от распределения их размеров. [c.111] В настоящее время нет полных сведений о распределении времени пребывания в системах с контактом двух жидких фаз, В насадочных колоннах с движущимся вверх газо-жидкостным нотоком величи-чины Рбр по имеющимся данным, колеблются от 100 до 5% соответствующей величины для однофазного потока При противотоке жидкости и газа через кольца Рашига и двух несмешивающихся жидкостей в колонне с насадкой Ре, для жидкой фазы близко к 0,1. При потоке жидкостей сверху вниз через насадочный материал перемешивание уменьшается. По данным Крамерса и Алберды для слоя высотой 0,7 м из колец Рашига размером 10 мм значение ЛГ лежит между 10 и 20. Продольное перемешивание возрастает с уменьшением жидкостной загрузки и слабо зависит от скорости газа. [c.112] При контактировании газа и жидкости в колонне с колпачковыми тарелками в обеих фазах можно ожидать значительной растянутости времени пребывания, которую, однако, можно уменьшить увеличением ярусности потока, например увеличив высоту колпачков. [c.112] Жардан установил, что распределение времени пребывания газа, проходящего через слой жидкости на ситчатой тарелке, такое же, как и в каскаде из 2—4 реакторов. [c.112] Хэнхарт на основании измерений, проведенных в аппарате с механической мешалкой для контактирования газа с жидкостью, пришел к выводу, что при высоких скоростях перемешивания распределение времени пребывания газа такое же, как и распределение в единичном идеальном кубовом реакторе. [c.112] Большинство данных, приведенных в этом разделе и в ряде других обзоров, получено в результате лабораторных экспериментов. Применение этих данных для промышленных систем по меньшей мере не обосновано, особенно по отношению к двухфазному потоку. Поэтому необходимо дальнейшее проведение работ по изучению распределения времени пребывания в промышленном оборудовании. [c.112] Вернуться к основной статье