Модель потока с полным смешением

В некоторых случаях наблюдаемые отклонения поведения реальных потоков существенно не сказываются на выходных показателях ХТП, рассчитываемых по наиболее подходящим для конкретных условий моделям идеальных потоков. Так, для ХТП, протекающего с невысокой скоростью в аппаратах с кипящими слоями, даже при не очень интенсивном перемешивании наблюдается постоянство концентраций и температур по длине реакционной зоны потока, а показатели процесса достаточно точно рассчитываются по модели потока полного смешения. [c.119]

Модель потока с предварительным смешением представляет интерес только для гомогенных систем. Поскольку эта модель изучается с учетом некоторых условных положений л модели, описанные в главе IX, достаточно полно отражают характеристики неидеальных гомогенных систем, мы не будем в деталях касаться указанной модели потока. Однако уравнение (Х,3), примененное для жидкости, находящейся в макросостоянии, определяет гетерогенные системы и в данном случае наиболее полезно. [c.311]

В настоящее время для расчета массообменных аппаратов широко используются представления об идеализированных моделях. Чаще всего принимают, что поток жидкости или газа в аппарате можно представить моделью идеального вытеснения или полного смешения. В реальных реакторах режим движения потоков никогда не удовлетворяет полностью этим идеализированным моделям и носит промежуточный характер. Поэтому желательно оценить отклонение реального потока от идеального. [c.157]

Расхождение опытных данных от рассчитанных по уравнению (111.80) не превышает +16%. Сравнение с-кривых, рассчитанных на основании диффузионной модели при различной интенсивности перемешивания в проточном реакторе смешения, с экспериментальными данными показало, что на выбранной модели пенного аппарата осуществляется режим смешения потока, близкий к режиму полного смешения. [c.161]

Анализ модели показывает, что в реакторе возможны условия близкие к полной сегрегации даже при высоких кратностях циркуляции, если объем зоны микросмешения занимает малую долю. С другой стороны, если зона микросмешения достаточно велика, то и при небольшом циркуляционном потоке состояние смешения в аппарате близко к условиям максимальной смешанности. [c.151]

Параметром, характеризующим осевое смешение, является диффузионный критерий Пекле Ре = 1>э/даЯ. Критерий Пекле может изменяться от бесконечности для реактора идеального вытеснения до нуля для реактора полного смешения. Это подтверждают кривые отклика на импульсное возмущение, приведенные на рис. 45. Для реакций первого порядка отношение объема реактора с диффузионной моделью потока v к объему реактора идеального вытеснения ив при одинаковых степенях превращения в обоих аппаратах может быть рассчитано по уравнению [c.118]

Кинетические уравнения и принцип расчета реакторов для гетерогенных процессов определяются также характером перемешивания реагирующих фаз и взаимным направлением их движения. В двухфазных гетерогенных системах для каждой из фаз возможны оба идеальных режима перемешивания — идеального вытеснения и полного смешения. В двухфазных гетерогенных системах могут быть различные комбинации движения реагирующих потоков, например, если обе фазы находятся в режиме, близком к идеальному вытеснению, то возможны их прямоточное, противоточное, и перекрестное направления (см. гл. П, с. 61). Основные виды контакта двух фаз при идеальных гидродинамических режимах показаны на рис. 74. В этой схеме не учтена возможная сегрегация жидкости в системах Ж — Г и Ж — Ж. Идеальные модели положены в основу конструирования реакторов для проведения целого ряда гетерогенных процессов. Кинетика процессов, конструкции применяемых реакторов и методы их расчета определя- [c.155]

Учет неидеальности потока в реакторе включает такие этапы предварительных исследований. Первый этап - установление поля скоростей потока в объеме реактора и других явлений переноса (например, диффузионного). Чаще это эксперименты с прямым измерением векторов скоростей и другие методы аэро-или гидродинамических испытаний. Второй этап - построение модели, наиболее полно отражающей полученную структуру потока и явлений переноса. Конечно, эти модели сложнее рассмотренных. Третий этап - анализ полученной модели с целью выявить роль отклонений от идеальности потока в показателях процесса. Например, такой анализ показал, что диффузионный перенос вдоль основного потока можно не учитывать в практических расчетах, если н//)э > 50, где L - длина реактора. В специальной литературе по химическим реакторам такого рода оценки сделаны. Можно ожидать, что в большинстве случаев результаты расчета реактора с неидеальным потоком будут находиться в области между двумя крайними режимами - идеального смешения и вытеснения. [c.131]

Рассмотрим модели трех видов, представленных на рис. 7-3, 7-4 и 7-5. Сущность модели А состоит в следующем. В аппарате объемом Уз полное смешение происходит только в части объема тУз. Весь входной поток жидкости попадает сначала в зону полного смешения, а оттуда проходит в зону вытеснения. При этих условиях концентрация индикатора на выходе будет неизменной и равной Со в течение времени, необходимого для вытеснения из аппарата объема (1-=-т)Ка. [c.60]

Активность промышленных катализаторов измеряется экспериментально в проточной системе в условиях полного смешения или полного вытеснения [27, 28] с соблюдением подобия гидродинамического режима потока в модели и в промышленном аппарате. [c.397]

Модель идеального (полного) вытеснения. Можно наблюдать такое состояние потока в проточном аппарате, когда через каждое сечение потока он движется строго параллельно самому себе без какого-либо смешения частиц с соседним сечением потока. Такая структура потока внутри аппарата характеризуется тем, что частицы жидкости движутся параллельно одна другой с одинаковыми скоростями, не обгоняя основную массу потока и не отставая от нее. Поток движется как бы аналогично твердому поршню и называется поршневым. [c.44]

Модель идеального смешения. Другая идеализированная модель-модель идеального смешения. Это такое состояние потока в проточном аппарате, когда обеспечивается мгновенное и полное смешение поступающих частиц и уже имеющихся в аппарате (рис. 1.21). [c.45]

Так как смесь SO2 и СЬ интенсивно барботирует через реакционную массу, примем, что структура потоков по жидкости и газу близка к модели полного смешения. В этом случае интегральная селективность по моносульфохлориду, в соответствии с вышеприведенным механизмом, равна [c.414]

Изменения гидродинамической обстановки в реакторе, происходящие при изменении скорости газового потока и высоты пенного слоя, позволяют исследовать работу реактора по моделям идеального вытеснения, полного смешения, диффузионной или ячеечной. В ходе исследований производится определение, корректировка коэффициентов, проверяется адекватность моделей и изучается влияние указанных параметров на коэффициент массопередачи к, к. п. д. т] и интенсивность работы абсорбера I. [c.217]

Рис. 66. Структура потоков в зоне контакта фаз по модели идеального вытеснения с проскоком по газу, а по жидкой фазе — полное смешение

Модель 3. Модель идеального вытеснения с проскоком по газу, по жидкости — идеальное вытеснение с продольной диффузией. Структура потоков представ.лена на рис. 68. При такой структуре потоков в зоне массообмена аппарата часть газа не участвует в процессе массопередачи, время пребывания газовой фазы в зоне контакта одинаково для всей фазы. Структура потоков жидкой фазы является промежуточной между полным смешением (при бесконечно большом коэффициенте диффузии) и полным вытеснением (при отсутствии диффузии). В этой модели есть два коэффициента коррекции (кроме величины кР) /г —доля проскока и От.ш — коэффициент продольной диффузии в жидкой фазе. Процесс массопередачи описывается системой уравнений [c.232]

Для расчета проточных реакторов, особенно секционированных, разработана так называемая ячеечная модель. В основу ее положена формальная замена реального проточного реактора системой ячеек — реакторов, эквивалентных каскаду из N последовательно соединенных реакторов полного смешения. Наконец, имеются модели сложных реакторов, в которых желаемая конверсия и избирательность достигаются за счет усложнения структуры потока. Наиболее распространенные варианты таких реакторов — комбинация реактора смешения с реактором вытеснения, реакторы с байпасированием части реакционного потока и ввода его в различных точках по высоте реактора, реакторы с рециркуляцией. [c.148]

Технологи часто используют для анализа ХТП две простейшие максимально упрощенные модели потоков, называемых идеальными— модель потока с идеальным вытеснением реагентов и модель потока с идеальным (полным) смешением. Соответственно реакторы, через которые проходят идеальные потоки, называют реакторами идеального вытеснения и полного смешения. Эти модели, несмотря на свою простоту, во многих случаях достаточно точно описывают поведение ХТП в реальных потоках, проходящих через промышленные реакторы. [c.98]

Еще одна модель поведения дисперсной твердой фазы в псевдоожиженном слое — это модель каскада ячеек полного смешения с обменными потоками между ячейками, которая в простом случае равенства объемов всех ячеек и одинаковой интенсивности обменных потоков между ними приводит к следующей системе дифференциальных уравнений [c.184]

Кинетические расчеты достаточно сложны и трудоемки, поэтому в них часто вносят упрощающие предположения. Чем сложнее модель, тем полнее она отражает процесс. Так, например, наиболее простой кинетической моделью газофазного процесса является система дифференциальных уравнений, описывающих кинетику химических реакций. Модели, учитывающие газодинамику и процессы смешения, сложнее, однако полнее передают химические и физические процессы, протекающие в реакторе. Аналогично обстоит дело и с процессами в гетерогенных диспергированных средах, где в простейшем случае описываются газодинамика и теплообмен в двухфазном потоке, а более сложные модели учитывают еще и кинетику фазовых и химических превращений. [c.10]

Уже сейчас известно о существовании некоторых явлений, не поддающихся адекватному описанию с помощью модели о пути смешения, например, влияние турбулентности свободного потока. Чем полнее будут изучены расхождения, даваемые этой теорией, тем больше вероятность понимания той новой теории, которая должна заменить гипотезу [c.84]

Опуская решение этого уравнения, остановимся лишь на анализе его результатов применительно к характеристикам дифференциальной функции распределения и сравнении их с характеристиками диффузной модели. Из анализа следует, что для газофазных процессов в диапазоне чисел Рейнольдса Ве 10 10 коэффициент продольного переноса практически не отличается от значений, полученных для ячеистой модели с полным смешением. Другими словами, влияние застойных зон в газофазных реакторах весьма ничтожно, и им можно пренебречь. Для реакторов с жидкостными потоками такой эффект можно ожидать лишь при Ке 10 10 . При Ве = 10 влияние застойной зоны уже значительно кривые распределения времени пребывания частиц в реакторе асимметричны. При числах Рейнольдса, близких к промышленньш, это влияние для жидкостных потоков еще более значительно. [c.96]

Эксперименты показывают, что не всегда характер перемешивания потока в аппарате может быть удовлетворительно описан однопараметрической квазидиффузиоиной моделью или моделью ячеек полного смешения. В таких случаях используются более сложные модельные представления о характере поведения потока при его непрерывном прохождении через рабочую зону аппарата. Считается, что для сплошного потока и движущегося дисперсного материала в аппарате могут быть застойные зоны, в которых вещество потока задерживается значительное время, слабо обмениваясь массой с основным [c.74]

Характеристики многих реакторов настолько сближаются с показателями идеальных моделей, что реальные реакторы можно приблизительно рассматривать как идеальные. Так, приведенные модели хорошо описывают процесс абсорбции в аппаратах с пенным слоем жидкости при различных скоростях газа. При болььчих скоростях газа в лабораторных аппаратах модель полного смс1ие-ния применима по жидкой и газовой фазам. При хМеньших скоростях газа турбулизация системы снижается и возможно применение модели с полным смешением по жидкой фазе и идеальным вытеснением по газовой. Однако иногда наблюдаются и значительные отклонения от идеальности, вызываемые струйными истечениями потоков, циркуляцией или же застойными зонами. [c.230]

С увеличением числа ступеней каскада характеристики протекания ХТП в потоке полного смешения нриблил аются к характеристикам протекания процессов в потоке идеального вытеснения. При числе ступеней больше 6, как правило, расчет каскада можно проводить по модели потока идеального вытеснения. [c.113]

Физическая модель. Реактор полного вытеснения — это проточный аппарат, в котором каждое сечение потока движется строго параллельно самому себе без какого-либо конвективного или диффузионного смешения частиц с соседним сечением потока. По форме такое движение потока можно рассматривать как движение поршня в трубе . В реакторе такого типа концентрация в началь-ном се равна вхдаой и Р- [c.17]

Ячеистая модель в виде совокупности последовательно соединенных ячеек-реакторов полного смешения во многих случаях, особенно для реакторов с насадкой и жидкостньш потоком, не дает удовлетворительных результатов при объяснении как явлений переноса веш е-ства, так и скорости химического процесса. В частности, с помош ью ее не удается объяснить для таких реакторов сильно асимметричный характер кривых дифференциальной функции распределения времени пребывания. Поэтому был предложен ряд ячеистых моделей реакторов с неподвижным слоем катализатора (насадки) [52—54, 83, 101, 109, 123, 1291. [c.95]

Модель полного смешения соответствует на- -столько сильному перемешиванию в реакторе, что поток является однородным по составу во всем реакционном объеме. Выходной поток в этом случае имеет тот же состав, что и поток в любой точке аппарата. Сер = Ск, A j.p = АСк = onst. Кинетическое уравнение полного смешения имеет вид [c.224]

Уравнение (1,3) совместно с уравнением (1,1) и соответствующими начальными условиями определяет концентрацию и температуру в реакторе в любой момент времени. Поскольку в рассматриваемой системе предусмотрена подача и отвод потока, модель ее называется моделью проточного реактора с перемешиванием (непрерывнодействующего реактора полного смешения). Если д = О, а подача в реактор и отвод из него также равны нулю, то модель описывает пе-риодическидействующнй реактор с постоянным давлением [c.15]

В зависимости от величины эффекта перемешивания, оцениваемого дисперсионным числом или числом Пекле (Ре = i)e/гi)Z, где — коэффициент продольного или поперечного перемешивания ю — линейная скорость потока I — длина участка реактора, на котором измеряется смешение), получается различный характер кривых в координатах с/со — тУсек/Т р (рис. 2), где с/со — отношение данной концентрации к начальной т — время отбора пробы Гр — объем реактора, 7сек — секундный расход через реактор, м /сек. При Ве1гй1 = О имеем модель полного вытеснения, пpиi)e/г Z = оо — модель полного смешения. [c.18]

Модель полного смешения применяют также для технических расчетов реакторов в систе ме газ — жидкость с интенсивным раз-брызгивание.м жидкости потоком газа (аппараты типа трубы Вентури и с центробежным разбрызгиванием), а также в пенпых аппаратах небольших размеров. К режиму смешения по твердой фазе (а в определенных условиях и по газовой) относят реакторы с кипящим слоем твердого зернистого материала печи, контактные аппараты небольших разме-. ров. Модель смешения можно использовать при моделировании реакторов циклонного типа, например циклонных печей для сжигания серы и обжига сульфидных руд. [c.89]

Фактически во всех реакторах в большей или меньшей степени идет перемешивание, снижаюшее движущую силу процесса и соответственно общую скорость его. Поэтому в формулы, соответствующие идеальным моделям перемешивания (см. гл. П1), нужно вносить поправки и включать в систему уравнений, описывающих процесс, краевые условия. Коэффициенты, учитывающие влияние перемешивания, находятся экспериментально. Наиболее существенно влияет на скорость процесса перемешивание по длине или высоте аппарата, а перемешивание в направлении, перпендикулярном потоку, влияет меньше. Если перемешивание сильно уменьшает движущую силу процесса, а для количественного учета его нет необходимых данных, аппараты рассчитывают по формулам, характеризующим полное смешение. Скорость реакции в жидкой [c.145]

Для понимания и описания гидродинамической структуры газового и жидкостного потока в слое катализатора и реактора так-хе необходим иерархический подход. Исследование локальных процессов переноса потока импульса вещества и тепла на уровне 10 2см позволяют определить характер обтекания зёрен и структурных образований сдоя (пустот, застойных зон и др.) на уровне сантиметров. Оказалось, что существует две области течения проточная и непроточная. В непроточной зоне образуется вихревое течение, обеспечивающее полное смешение по концентрации и температуре. Это позволило на основе теории отрывных областей течений, развитой академиком ицкаилом Алексеевичем Лаврентьевым, построить гидродинамическую модель сводного объёма слоя и га-зовьсс объёмов реактора. [c.14]

Вместо однопараметрической диффузионной модели может использоваться представление о нескольких последовательных ячейках, в каждой из которых происходит полное перемешивание потока. Интенсивность продольного перемешивания, которая в диффузионной модели оценивается величиной коэффициента Е, в ячеечной модели определяется количестЕом ячеек полного смешения. Если число ячеек стремится к бесконечности, то это соответствует приближению к режиму полного вытеснения. [c.74]

Удерживающая способность" для этой мешалки очень мало отличается от теоретической величины,вычисленной исходя из соотношения потоков реагентов. Критерии Пекле,полученные при нанесении возмущения в 1-й и 2-й поток,также почти совпадают по численной величине. Поэтому можно сделать вывод,что в смесительной головке обеспечивается практически полное смешение потоков реагентов,а движение реакционной массы через головку может быть описано диффузионной моделью. Для определения эависшости числа Пекле от режима работы и объема смесительной головки были проведены эксперименты по матрице планирования типа 2 . В результате проведенной работы было получено следующее уравнение [c.266]

Одним из показателей, определяющих эффективность массообменных аппаратов, является продольное смешение, которое характеризует отклстение реального потока от идеального режима течения — полного смешения или полного вытеснения. Концентрация распределяемого компонента в сплошной фазе пульсационной колонны изменяется монотонно от начального до конечного значений, поэтому процессу соответствует диффузионная модель Ц]. Интенсивность продольного смешения оценивается, согласно этой модели, коэффициентом продольного смешения. [c.85]

Для оценки структуры потока нахреваемой в теплообменнике жидкости экспериментально снималась С-кривая отклика системы (рис. 11-13), по которой были рассчитаны параметры ячеечной и диффузионной модели л=3 и / ь=3,54-10 м /с. Затем по приведенным моделям рассчитывалось распределение температуры хладоагента по длине теплообменника. Результаты представлены на рис. УП-14. Они свидетельствуют о значительном разбросе температур, получаемом для различных моделей. Так, модель идеального вытеснения дает завышенные температуры (02к= 112 С), а модель полного смешения — заниженные (02к=1ОО°С). Более реальный характер изменения температуры по теплообменнику отражается ячеечной и диффузионной моделями (02к=1О7°С). Причем конечные тем1пературы, полученные по данным моделям, практически совпадают тем не менее профили температуры различаются существенно. Различие конечных температур, даваемых моделью идеального вытеснения и диффузионной моделью, составляет 5°С (около 5%), что существенно при расчетах теплообменников. Еще большее различие дают модели вытеснения и полного смешения хладоагента. [c.260]

Модель 1. Модель идеального вытеснения с проскоком по газу, по жидкой фазе — полное смешение. По этой модели принимается, что часть газа не участвует в процессе массопередачи, т. е. движется в пузырях без изменения концентрации в зоне контакта фаз. При этом время пребывания всей газовой фазы в зоне контакта фаз одинаково как для доли газа, участвующего в процессе массообмена, так и для той доли, которая проходит зону без изменения. Структура потоков в зоне контакта фаз при такой модел представлена на рис. 66 и описывается системой уравнений [c.230]

Даже в том случае, когда реактор paбofaeт как аппарат идеального вытеснения, в целом процесс может проходить с некоторой степенью перемешивания, например за счет рециркуляции продуктов реакции. Поэтому степень перемешивания может быть описана следующими моделями 1) идеального смешения 2) идеального вытеснения 3) рециркуляции продуктов реакции 4) рециркуляции непрореагировавшего сырья 5) полного или частичного смешения в секциях секционированного аппарата 6) полного смешения в секциях с обменом между соседними секциями в секционированном аппарате 7) многозонного подвода реагентов 8) идеального вытеснения с продольной и поперечной диффузией 9) обмена веществом с потоком реагентов в аппарате с застойными зонами 10) комбинацией предыдущих моделей. [c.132]

Для описания процессов, проводимых в иеидеальиых потоках, используют различные физические представления (модели). В настоящее время для описания структуры неидеальных потоков применяют ячеечную и диффузионную модели. Согласно ячеечной модели реакционная зона услов.но разбивается на ряд секций (ячеек), в каждой из которых поток описывается моделью полного смешения. Суммарный объем всех ячеек равен объему реакционной зоны реального потока. Степень отклонения от идеальности характеризуется экспериментально найденным числом ячеек п, которое может изменяться от единицы до бесконечности. Фактически ячеечная модель — это аналог каскада реакционных зон потока смешения (см. разд. 6.3.4). При п- режим в потоке приближается к режиму полного смешения, при п->оо — к режиму идеального вытеснения. Зная из экспериментальных данных конечную концентрацию вещества, выходящего из реакционной зоны потока Сд, или конечную степень превращения X, можно описать процесс в реальном потоке с помощью ячеек полного смешения, подбирая соответствующее их число п. При этом можно использовать уравнения (6.26) и (6.28). [c.120]

Для интерпретацнн и корреляции экспериментальных данных, относящихся к перемешиванию в насадочных слоях, использовалось несколько моделей . По одной из них — диффузионной модели, применяемой особенно часто, предполагается, что перенос субстанции можно описать законом Фика и что коэффициенты радиальной и осевой диффузии (вероятно, лучше их назвать коэффициентами рассеяния ) Ео к Еа, не зависящие от концентрации переносимой субстанции, могут быть связаны со евой-ствами жидкости, гидродинамическими параметрами и с конфигурацией слоя и элементов насадки. В ячеечной модели (см. ниже) поток через малые пустоты между частицами принимается аналогичным течению через большое число последовательно установленных сосудов полного смешения. Наконец, в третьей модели основное внимание сосредоточено на отношении количества жидкости, физически переносимой за счет обратного перемешивания, к общему потоку в направлении течения. [c.149]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология