ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение интенсивности обратного перемешивания методом стационарной подачи трассера из "Структура потоков и эффективность колонных аппаратов химической промышленности" Метод стационарной подачи трассера используется для исследования обратного перемешивания, т. е. продольного перемешивания, обусловленного лишь турбулентным и циркуляционным перемешиванием в потоке. Этот метод подачи трассера заключается в следующем [11, 92]. В определенное сечение аппарата подается с постоянны.м расходом трассер (рис. 1П-3), который за счет турбулентного и циркуляционного перемешивания распространяется в обратную по ходу потока сторону от сечения ввода. После установления стационарного режима путем отбора проб в нескольких сечениях аппарата над сечением ввода трассера находят его распределение по высоте. Сопоставляя экспериментальное распределение концентраций трассера с теоретическим, соответствующим принятой модели структуры потока, рассчитывают параметры продольного перемешивания. [c.38] Комбинированная модель структуры патока [45—48] предусматривает, что перемещение трассера в колонне из ячейки в ячейку происходит за счет прямого (транзитного) и обратных (рецир куляционных) потоков, а рассеяние его внутри ячеек — из-за движущегося в поршневом режиме транзитного потока и продольного перемешивания в ячейках, формально подчиняющегося закону Фика. [c.39] Это уравнение можно получить из выражения (П.12) применительно к стационарным условиям (дс1дх=0) для однонаправленного диффузионного процесса, осуществляемого за счет турбулентной (а не молекулярной) диффузии (коэффициент О заменен на Еа. т). [c.39] Уравнение (1П.З) описывает распределение концентрации трас- ера внутри отдельных ячеек. Чтобы найти функцию распределения трассера в колонне, состоящей из п ячеек, необходимо решить систему из п уравнений (111.3). Сформулируем граничные условия для этих уравнений. [c.39] Поток вещества, поступающий к сечению г сверху, равен потоку вещества, отводимого транзитным и рециркуляционным W потоками снизу, т. е. [c.40] Определив экспериментально распределение концентрации трассера по высоте колонны, можно с помощью уравнения (П1.20) найти оба параметра модели — Ре и ДГ. [c.42] Рециркуляционная модель. Функцию распределения концентрации трассера для этой модели можно получить решением уравнений материального баланса модели применительно к стационарному вводу трассера [92]. Однако проще получить ее из уравнения (1П.20). [c.43] Как уже отмечалось (см. гл. II), по мере интенсификации перемешивания внутри ячеек комбинированная модель приближается к рециркуляционной, а по достижении в ячейках режима полного перемешивания она трансформируется в рециркуляционную (ячеечную с обратными потоками). [c.43] Выражение, аналогичное (П1.22), получено [92] непосредственно в результате анализа на основе рециркуляционной модели. [c.44] Поскольку при n = k = m=l комбинированная модель также трансформируется в диффузионную, то и при этом условии из уравнения (И1.20) получается уравнение (П1.23), из которого легко определить Ре. При этом, как и для комбинированной модели, удобно воспользоваться графическим представлением уравнения (П1.23) в виде прямой линии в полулогарифмических координатах 1п 5(2)—2. [c.44] Изложенный метод исследования обратного перемешивания можно использовать также для проверки степени адекватности принятой теоретической модели продольного перемешивания реальному потоку в аппарате. При такой проверке необходимо сопоставить экспериментальное распределение концентраций трассера, полученное при стационарном его вводе, с рассчитанным по постулируемой модели. При этом используют значения параметров, найденных импульсным методом или по экспериментальному профилю концентраций трассера. [c.45] На рис. 1П-6 сопоставлены [47] экспериментальные распределения концентраций трассера в секционированной экстракционной колонне с турбинными мешалками, полученные при стационарном его вводе, с теоретическими распределениями. Диаметр колонны )к=190 мм, высота 1 = 960 мм, высота секций Я=160 мм, диаметр отверстий секционирующих статорных колец 1)8=100 мм, диаметр мешалок ) = 76 мм. Трассер вводили в предпоследнюю, 5-ую секцию колонны. Теоретическое распределение трассера было рассчитано на основе диффузионной, рециркуляционной и комбинированной моделей. [c.46] Как видно из рис. 1П-6, результаты опытов ближе всего соответствуют профилю концентраций по комбинированной модели. Это показывает, что при отсутствии внутри секций режима полного перемешивания комбинированная модель лучше других описывает механизм продольного перемешивания в секционированных колоннах и точнее отражает физическую картину вызванной им осевой дисперсии вещества. [c.46] Вернуться к основной статье