Моделирование процессов в системе газ жидкость жидкость

Равновесие гетерогенных процессов определяется константой равновесия химических реакций, законом распределения компонентов между фазами и правилом фаз. Равновесие между исходными реагентами и продуктами химической реакции, происходящей в одной из фаз, определяется константой равновесия Кр, Кс или Kw так же, как и для гомогенных процессов. При расчете и моделировании гетерогенных процессов степень приближения к равновесию характеризуется критерием равновесия Ра. Равновесные концентрации компонентов в соприкасающихся фазах определяются законом распределения вещества, который устанавливает постоянное соотношение между равновесными концентрациями вещества в двух фазах системы при определенной температуре. Постоянство соотношения не нарушается при изменении начальной концентрации компонента или общего давления в системе. На законе распределения основаны такие промышленные процессы, как абсорбция газов жидкостями, десорбция газов, экстрагирование и т. п. При моделировании процессов массопередачи подобие характеризуется критерием равновесности в следующем виде [c.151]

На совещании обсуждались успехи, достигнутые в развитии теории жидкостной экстракции и промышленном освоении экстракционной техники. Большое внимание уделялось вопросам фазового равновесия, химической кинетики, массопередачи и гидродинамики в экстракционной аппаратуре, методам расчета новых конструкций экстракторов, моделированию и оптимизации экстракционных процессов, а также разработке алгоритмов управления технологическими установками. Статьи, включенные в данный сборник, посвящены этому многообразию проблем экстракции в системе жидкость — жидкость. [c.6]

Характерной особенностью рандомизированных решеток является существование наряду со связной системой элементов несвязных комплексов (кластеров) из конечного числа элементов, моделирующих закрытые поры. В большинстве других применяемых в настоящее время моделей пористых сред явно или косвенно предполагается полная связанность порового пространства и доступность всех его участков, что зачастую не соответствует действительности. Пористость рандомизированной решетки может быть вычислена по формуле е = (1 — др) в- Рандомизированные решетки успешно применяются для анализа взаимного распределения фаз в пористых средах. Наиболее распространенным методом моделирования процессов в пористых средах является теория перколяции, возникшая из задачи о просачивании жидкости в пористой среде [49]. В перколяционной модели пространство пор представляется в виде бесконечной капиллярной решетки, в которой проницаемой для жидкости является только часть пор. Возможны два типа рассмотрения перколяция по связям (все узлы решетки проницаемы, а связи делятся на проницаемые и непроницаемые) или перколяция по узлам (все связи считаются проницаемыми, а узлы делятся на проницаемые и непроницаемые). Возможность бесконечного распространения жидкости в перколяционной решетке обусловлена наличием связных областей порового пространства. Если связность порового пространства невысока, то просачивания не происходит. Таким образом, существует минимальное значение связности решетки Су, необходимое для образования бесконечной связной системы. Оно определяется топологией решетки и называется порогом перколяции [50]. [c.137]

Четвертый выпуск сборника содержит краткие сообщения о научно-исследовательских работах, выполненных в СССР в 1967 г. в области массообменных процессов химической технологии. Эти работы посвящены общим вопросам теории массопередачи, кинетике массообмена отдельных технологических процессов в системах газ — жидкость и жидкость — жидкость (абсорбция, ректификация, молекулярная дистилляция, дистилляция в токе водяного пара, жидкостная экстракция), газ — твердая фаза и жидкость — твердая фаза (сушка, адсорбция, ионообмен, экстрагирование, кристаллизация), а также кинетике процессов, осложненных химическими реакциями. В отдельной главе рассмотрены методы расчета оптимизации и моделирования массообменных процессов. [c.2]

Пример IV-5. Моделирование процесса перемешивания жидкости в емкости. В данном примере описание газо жидкостной системы [c.70]

Пример У-2. Моделирование процесса периодической перегонки. Теперь можно приступить к рассмотрению простой периодической перегонки. Предположим, что некоторое известное количество жидкости, содержащей смесь трех компонентов А-, В и С, перегоняется в реторте. Требуется получить такое математическое описание системы, которое выражало бы изменение температуры и состава жидкой фазы [c.93]

Математическое моделирование процессов на зерне катализатора. После проведения кинетических исследований переходят к следующему этапу построения модели каталитического реактора, а именно к исследованию процессов, протекающих в зерне катализатора. При этом известно, что модели, описывающие процессы в зерне катализатора для систем катализатор—жидкость, иногда не отличаются от процессов, протекающих в системе катализатор — газ, что дает возможность использовать в обоих случаях одни и те же уравнения материального и теплового балансов. [c.28]

Пример 1. При моделировании процессов ректификации на каждой тарелке колонны необходимо по составу жидкости прн фиксированном давлении в системе определять состав паровой фазы. [c.19]

Заметные достижения имеются в разработках принципов и практических методов количественной интерпретации химических взаимодействий в растворах [45, 112, 135, 172], в системах твердое — жидкость [8, 45, 105, 153], газ—жидкость [89, 92, 97, 105, 153, 171]. Проанализированы особенности скоростей проведения каталитических и некаталитических процессов [27, 58, 94, 140, 213], в частности применительно к неорганическим системам. В неорганической технологии широко и продуктивно применяют математические и кибернетические методы обобщения, моделирования, оптимизации [18, 96]. Ведется полезный поиск методики обобщения теоретических вопросов химической технологии [105, 141] и ее неорганического цикла [7, 148]. [c.5]

Выбор поверхностных конденсаторов в качестве объекта исследования был предопределен рядом факторов. Во-первых, разработкой математических моделей данных аппаратов восполняется существенный пробел в решении комплекса расчетных и оптимизационных задач целого класса теплообменной аппаратуры. Во-вторых, математические модели процесса конденсации могут быть использованы при моделировании процессов переноса в гетерогенных системах газ — жидкость — твердое тело. И, наконец, последнее. Поверхностные конденсаторы в течение длительного времени были предметом рассмотрения в совместных научно-исследовательских работах, выполненных НПО ГИПХ и кафедрой Системы автоматизированного проектирования и управления Ленинградского технологического института им. Ленсовета. Результаты этих исследований в основном определили содержательную часть предлагаемой читателю книги. [c.9]

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ МАССОПЕРЕНОСА В СИСТЕМАХ ЖИДКОСТЬ-ЖИДКОСТЬ С УЧЕТОМ ОБРАЗОВАНИЯ МЕЖФАЗНЫХ СТРУКТУР [c.56]

В последнее время возрос интерес к процессам периодической ректификации, так как она широко применяется в производстве тонких химикатов . Приведено [48] профаммное обеспечение широкого спектра назначения, которое может быть применено как для машинного моделирования РК, так и для интерактивного управления. Пакет профамм численного интефирования обыкновенных жестких диференциальных уравнений и расчета фазового равновесия в системе пар - жидкость основан на точной модели РК. [c.106]

В химической промышленности большое распространение имеют системы, включающие две жидкие фазы. При моделировании процессов экстракционного и ректификационного разделения таких смесей стоит задача расчета равновесий жидкость—жидкость и жидкость—жидкость—пар. [c.168]

Моделирование процессов в системах газ — твердое и жидкость — твердое [c.81]

Моделирование процессов в системах газ — жидкость и жидкость — жидкость [c.89]

Таким образом, использование приемов и методов формальной химической кинетики при применении соответствующего математического аппарата в общем дает удовлетворительное совпадение между расчетными и экспериментальными данными. Это является важным доказательством принципиальной возможности использования метода формальной химической кинетики для описания поведения биологических систем. Однако степень адекватности таких математических моделей зависит от того, насколько полно учтены реакции метаболизма, протекающие в микробных клетках. Химическая кинетика не может быть рассмотрена в отрыве и без учета стехиометрических соотношений реагирующих компонентов и термодинамики. Поэтому если будут изучены все особенности реакций в микробных клетках, приводящих к увеличению биомассы популяции, а также все изменения в величинах констант скоростей реакции в цепях метаболических процессов, возникающие в ответ на увеличение биомассы популяции и изменения в составе культуральной жидкости, то принципиально возможно будет описать такое явление строго в терминах химической кинетики. Однако трудно представить, какое количество уравнений отдельных реакций потребуется в данном случае для описания такой системы и сколько машинного времени потребуется для расчета того или иного параметра. Можно полагать, что такая математическая модель потеряет все преимущества математического моделирования и в общем-то будет бесполезной в практическом отношении. С другой стороны, если пытаться описать рост популяции лишь незначительным числом избранных кинетических уравнений конкретных изученных реакций метаболизма и сводить к ним весь процесс, то всегда [c.95]

Автомодельный режим может возникать в различных процессах. Автомодельность может характеризоваться независимостью процесса от любого параметра, т. е. он может быть автомодельным в смысле независимости от линейных размеров системы, от некоторых физических свойств системы и т. п. Так, например, режим эмульгирования в насадочных колоннах является автомодельным в смысле независимости от молекулярных характеристик процесса, таких, как молекулярная вязкость и молекулярная диффузия. Распределение жидкости по сечению насадочной колонны в режиме эмульгирования становится автомодельным, так как не зависит от диаметра колонны. Наличие автомодельных условий, т. е. исключение влияния одного или нескольких параметров на процесс, значительно упрощает задачу моделирования процесса в целом (например, моделирование процесса ректификации в насадочных эмульгационных колоннах). Режим так называемого захлебывания в диффузионных аппаратах является автомодельным режимом двухфазных систем. [c.122]

Характеристика и моделирование процессов в системе газ (жидкость) — твердое [c.89]

Работа посвящена исследованию макрокинетики адсорбционных взаимодействий в высокодисперсных системах, образованных природными адсорбентами с неполярными и полярными жидкостями. Уделено внимание математическому описанию и моделированию процессов адсорбционной регенерации масел. Исследована кинетика осветления соков бентонитами. На основе выявленных кинетических особенностей контактной адсорбции из жидкостей предложены методы оптимизации соответствующих процессов промышленного применения природных адсорбентов. Лит. — 4 назв., ил. — 1. [c.236]

В настоящее время имеется значительное количество монографий и учебных пособий, посвященных физико-химическим основам расчета химических реакторов и их математическому моделированию. Однако вопросы расчета реакторов для жидкофазных процессов освещены в них или очень кратко или вовсе не затронуты. В первую очередь это относится к гетерогенным реакторам для проведения реакци в двухфазных системах жидкость — жидкость или жидкость — газ, а также в трехфазных системах газ жидкость — твердый катализатор. Между тем расчет подобных реакторов весьма специфичен и в большинстве случаев существенно отличается от расчета апнаратов для проведения гомогенных процессов. [c.3]

Уравнений, предназначенных для представления данных о коэффициентах активности во всей области составов, предложено к настоящему времени довольно много. Их совершенствование постоянно стимулируется потребностями моделирования равновесий жидкость—пар и жидкость—жидкость, процессов разделения смесей. Благодаря широкому использованию в практике расчета фазовых равновесий, наиболее перспективные соотношения прошли многостороннюю проверку и продолжают испытываться и сопоставляться с точки зрения их применимости к системам различных типов. Естественно использовать хорошо зарекомендовавшие себя при расчете фазовых равновесий уравнения и для целей расчета предельных коэффициентов активности. [c.101]

Физические измерения, осуществляемые в реальных экспериментах, основаны на регистрации реакции системы, вызванной наложением нд нее возмущений. Реакции системы, определяясь ее состоянием, находятся в зависимости от координат и импульсов частиц (атомов, молекул, иоиов), составляющих систему, и их взаимных корреляций. Компьютерный эксперимент на основе информации о корреляционных функциях, полученных в результате моделирования эволюции системы, воспроизводит спектры различных физических процессов и энергетику системы. В случае жидкого металла, причисляемого к классу простых жидкостей, движение иоиов может быть описано двумя функциями восприимчивости, которые согласно флуктуационно-диссипационной теореме связаны с зависящими от времени корреляционными функциями таких динамических переменных, как плотность. Упомянутые восприимчивости являются физическими величинами, наблюдаемыми в экспериментах рассеяния это функция некогерентного рассеяния, описывающая рассеяние на одной частице, и когерентного, связанного с кооперативным рассеянием. [c.43]

В Программе может быть реализован стационарный или нестационарный двумерный — как плановый, так и плоскорадиальный поток в водоносных комплексах, причем в радиальной модели дополнительно можно вводить слоистость. На модели может быть задан перенос одного компонента, включающий процессы равновесной сорбции (согласно изотермам Генри, Фрейндлиха и Ленгмюра), и выделения или распада этого компонента в рамках реакций первого и нулевого порядка. Программа может быть использована при моделировании изменения плотности в процессе движения жидкости в частности, на профильной модели возможно изучение интрузии соленых вод в водоносные горизонты при наличии или отсутствии переходных зон между солеными и пресными водами. Имитация переноса тепла используется при моделировании термального режима в напорных водоносных горизонтах и в геотермальных системах, а также при термальном загрязнении водоносных горизонтов и при естественной конвекции в гидрогеологических системах. При этом плотность и вязкость флюида могут зависеть от температуры, но предполагается локальное температурное равновесие между флюидом и минеральной составляющей. [c.567]

Независимо от того, какой процесс применяется для извлечения жидкости, моделирование его может осуществляться только на основании данных о количестве и составе поступающего потока. Задача заключается в том, чтобы определить размеры системы, отвечающие всем требованиям контракта без излишних капиталовложений. Система больших размеров, производительность которой редко используется полностью, приводит к излишним капитальным затратам. Недостатки маленьких систем очевидны. [c.13]

Все модели, рассмотренные до сих пор, основывались на балансах массы, количества движения и энергии. Менее распространенная, но весьма полезная группа моделей базируется на балансе элементов некоторого дискретного ансамбля. Такие модели называют моделями баланса элементов ансамбля. Принцип, лежащий в основе этих моде лей, — сохранение числа элементов в ансамбле. Применение моделей баланса элементов ансамбля включает анализ распределения времен пребывания в аппаратах с неполным перемешиванием по Левен шпилю и Бишоффу [8] и Бишоффу [1], моделирование различны процессов, в которых принимают участие частицы, т, е. таких про цессов, в которых происходит кристаллизация [12], уменьшени размера частиц [11], агломерация частиц [7], ферментация [13] экстракция в системе жидкость —- жидкость [9], полимеризация [4] Рандольф [10] дает обзор литературы по этому вопросу, а такж выводит общие микро- и макроскопические уравнения ( уравнени изменения ) для балансов элементов ансамбля, соответствующи [c.92]

Построим математическую модель процесса массовой кристаллизации в аппарате типа SPR с принудительной циркуляцией. Полагаем, что основная масса зародыщей возникает в нижней части аппарата. Такое предположение наиболее вероятно, так как в нижней части пересыщение раствора и объемная концентрация твердой фазы больше чем во всех остальных участках аппарата. Тогда для моделирования процесса кристаллизации в данном аппарате (при установившемся режиме работы) рассмотрим трехскоростную однотемпературную среду. Первая фаза—раствор, поднимающийся вверх со скоростью v , вторая фаза — кристаллы, опускающиеся вниз под действием силы тяжести со скоростью v , и третья фаза — кристаллы, увлекаемые потоком жидкости и поднимающиеся вверх со скоростью до тех пор, пока сила гидродинамического давления не уравновесится силой тяжести кристаллов. Функцией распределения кристаллов по размерам будем пренебрегать (так как для аппаратов этого класса коэффициент вариации мал). Полагаем, что в поперечном сечении аппарата кристаллы, принадлежащие /-й фазе (/ = 2, 3), являются сферами одного диаметра зависимость равновесной концентрации от температуры раствора в узком диапазоне температур можно представить в виде линейной ,=aiT- -bi. Система (1.62) при принятых допущениях принимает вид [c.212]

Итак, теоретические исследования показывают, что общая картина течения и профиль фронта потока слабо зависят от вязкостных свойств расплава ньютоновские и псевдопластнчные жидкости обнаруживают почти одинаковый характер развития фронта потока (Пример 14.1 объясняет такое поведение расплавов). Этот вывод подтвержден экспериментально при помощи высокоскоростной фотосъемки процесса литья под давлением низковязких ньютоновских жидкостей в прозрачную форму [6]. Полученный результат имеет важное значение как в теоретическом, так и в экспериментальном отношении. С точки зрения моделирования процесса литья под давлением допустимо (в первом приближении) использование ньютоновского уравнения состояния для расчета положения и профиля фронта потока. С точки зрения экспериментатьного исследования процесс литья под давлением можно изучать на простой и удобной системе низковязкая жидкость в прозрачной форме. Естественно, время заполнения формы и давление существенно зависят от вязкостных свойств расплава. [c.536]

В гл. IV рассматривались принципы построения математической модели для процесса кипения однокомпонентной жидкости. В этой главе разбирается более сложная и более общая задача моделирования равновесия в многокомпонентной паро-жидкостной системе как при кипении, так и при конденсации. Вообще понятие равновесия является одним из краеугольных камней теоретических основ процессов химической технологии. На паро-жидкостном равновесии при кипении основаны, например, процессы выпаривания, ректификации, перегонки и др. Ясное понимание механизма установления равновесия необходимо при создании моделей типовых химико-технологических процессов. [c.90]

Содержание данного раздела носит постановочный и дискуссионный характер. Он посвящен системным вопросам, связанным с принципами математического моделирования гидравлических объектов, и степени адекватности тех или иных математических описаний реальным процессам течения жидкости или газа в этих системах. Речь идет не о законах гидравлического сопротивления как таковых, а о том, насколько правомочно формальное использование их в виде совокупности замьисающих соотнощений при построении математических моделей потокораспределения — без должного учета, с одной стороны, системного взаимодействия этих течений, а с другой — приближенности отображения реальной гидравлической системы в виде довольно абстрактной схемы соединений их ветвей, пересекающихся в точках-узлах. [c.101]

Указанные в таблице 1,1 особенности системы Math ad-позволяют использовать ее как мощного помощника-вычислителя для обработки результатов исследований химических процессов и моделирования процессов в жидких средах, газовых смесях, системах пар-жидкость, осуществлять расчет статических и динамических режимов в аппаратах химической технологии, моделировать процессы регулирования химико-технологических процессов, осуществлять их оптимизацию. [c.18]

Он может быть истолкован с помощью механической модели материала, которая должна быть несколько сложнее рассмотренных ранее (рис. 3.78). В частности, сухое трение должно быть заменено трением через тонкий слой очень вязкой жидкости. С целью физико-химического толкования этих и др. реологических параметров необходимо установить причины появления пластических и прочих свойств, установить зависимость величины констант от состава и структуры деформируемой среды, вьывить пределы применимости тех или иных законов течения и т. д. Для этого необходимо определить физико-химическую сущность самого процесса деформирования дисперсных систем, которая связана, прежде всего, с понятием структура дисперсной системы и явлением структурирования. Следует иметь в виду, что не все упомянутые выше параметры, в том числе максимальная вязкость г)шах, на самом деле характеризуют исследуемый материал, несмотря на их достаточно широкое применение в научной и технической литературе, а также в программных продуктах ЭВМ для моделирования течения различных жидкостей. Вьиснение причин того или иного поведения дисперсных систем на основе их теоретических моделей, а также смысла и области применения различных параметров реологических законов составляет содержание последующих четырех подразделов. В частности, будет показано, что величина максимальной вязкости зависит от конструктивных параметров приборов, на которых она измеряется. [c.676]

Исследованию и моделированию аппаратов колонного типа с трехфазнымн системами (жидкость-газ-твердое тело) посвящено достаточно много работ, так как такие аппараты нашли широкое распространение во многих контактно-каталитических процессах [1-3, 5], [c.127]

Моделирование процессов, протекающих в этих реакторах, затруднено, поскольку информация о поведении псевдоожиженного биослоя малодоступна. Вопрос осложняется наличием третьей фазы. Однако, несмотря на эти трудности, реакторы с псевдоожиженным слоем соединяют преимущества реакторов полного смешения и реакторов с неподвижным слоем, не имея большинства их недостатков. К преимуществам следует отнести хорошее перемешивание и параметры массопереноса. При работе в такой трехфазной системе увеличивается взаимодействие газ — жидкость и скорость удаления газа по сравнению с неподвижным слоем, что является важной характеристикой при работе с живыми клетками. Это позволяет обеспечить больший объемный коэффициент переноса кислорода и избежать застаивания газа. Плотность клеток на единицу объема реактора в псевдоожиженном слое потенциально ниже, чем в неподвижном слое, из-за упаковки. Однако общая производительность в реакторе с псевдоожиженным слоем может быть выше благодаря условиям эксплуатации. [c.178]

При необходимости моделирования явления движения жидкости в канале со свободной поверхностью или. в других элементах системы, где имеется свободная поверхность, необходимо выполнение условия Fr = idem, т. е. условие равенства критерия Фруда на модели и натуре. Это влечет за собой часто нежелательное понижение значения числа Re, ведущее к выходу системы из области автомодельности. Достаточные данные, характеризующие явление в целом, могут быть получены по резуль-. татам двух групп опытов с выполнением условия автомодельности процесса и нарушением условия Fr = id.em и с выполнением условия Fr = = idem, но с выходом из области автомодельности. [c.72]

Предположение о возможности моделирования процессов в системе газ — жидкость при перемешивании при условии равенства — == onst, где F—площадь сечения сосуда, м , вы-л4г [c.566]

Исследование реакторов для систем газ—жидкость с целью их эасчета и проектирования ведется в следующих направлениях 10] изучение механизма и скорости процесса массопередачи, осложненного химической реакцией моделирование структуры потоков двухфазной системы оценка влияния продольного перемешивания на эффективность реакторов определение межфазной поверхности, удерживающей способности, перепада давления. Важным вопросом является выбор типа реактора. Сравнение коэффициентов массоотдачи по жидкой фазе для систем газ—жидкость в различных реакторах приведено в табл. 4.1 [10]. [c.83]

Если в системе кроме двух паров присутствует иекон-денсирующийся газ, то процессы конденсации усложняются, потому что эвтектический состав на границе раздела и в объеме газа изменяется и становится неодинаковым в результате градиентов концентрации. Кроме того, эвтектический состав на границе раздела может изменяться по длине конденсатора в зависимости от концентрации некон-денсирующегося газа на границе раздела. Пути конденсации и расчетные методы в случае паров несмешивающихся жидкостей при наличии неконденсирующегося газа рассмотрены в п. В. В п. В описаны механизм и корреляции при конденсации эвтектической бинарной смеси паров н II. С — процессы и методы моделирования конденсации бинарной неэвтектической смеси паров. [c.355]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология