Вихревая диффузия аппаратах

Развитие вихревого движения приводит к интенсивному поперечному переносу, к развитию турбулентности и, следовательно, интенсивному перемешиванию в потоке. В то же время для осуществления процессов массопередачи необходимо наличие градиента концентраций вдоль потока от входа до выхода нз аппарата, которые должны непрерывно изменяться. Интенсивное перемешивание в турбулентном потоке вызовет и продольное перемешивание, что снизит продольный градиент концентраций и ухудшит разделение. Чем больше будет коэффициент вихревой диффузии тем больше будет влиять эффект перемешивания. В этом смысле коэффициент служит характеристикой интенсивности перемешивания в диффузионных процессах. [c.197]

Эго обусловлено тем, что существенный вклад в неравномерность распределения элементов потока по времени пребывания в аппарате могут вносить молекулярная диффузия в поры и капилляры твердых частиц системы, в пленки и карманы в пространстве между этими частицами, конвективная и вихревая диффузия в застойных зонах системы, адсорбция и десорбция на поверхности частиц и стенок, ограничивающих поток и т. п. [781. [c.396]

Параметры этой модели Д и обычно определяются путем анализа функции отклика системы на возмущение по составу потока, для чего используются различного типа индикаторы. Однако для систем с ярко выраженной структурной неоднородностью или многофазных систем, где распределение долей объема между фазами заранее неизвестно, анализ структуры потоков на основе индикаторных методов иногда затруднителен. Трудности анализа функций отклика на возмущения по составу потока обусловлены тем, что существенный вклад в неравномерность распределения элементов потока по времени пребывания в аппарате могут вносить такие явления, как молекулярная диффузия в поры и капилляры твердых частиц системы, в пленки и карманы в пространстве между этими частицами, конвективная и вихревая диффузия в застойных зонах системы, адсорбция [c.345]

В первом случае частицы жидкости поступают п покидают аппарат, не перемешиваясь между собой. Это так называемый поршневой поток. Время пребывания каждой частицы жидкости в аппарате одинаково и равно времени протекания потока через аппарат. Такого рода поток в действительности не возникает в ньютоновских жидкостях вследствие молекулярной и вихревой диффузии, которые всегда приводят к некоторому продольному перемешиванию (в направлении течения потока). Во втором случае имеет место полное перемешивание, т. е. жидкость, поступаюш ая в аппарат, очень быстро перемешивается с содержимым аппарата. Время пребывания отдельных частиц жидкости в аппарате различное и меняется от О до со. Такой процесс тоже является идеализированным и в действительности не имеет места, а может быть реализован лишь с некоторым [c.133]

Влияние перемешивания жидкости на тарелках можно найти из табл. 11.1 после того, как по рис. 11.32 определены коэффициенты вихревой диффузии, которые равны Dg = 0,0022 и 0,0023 mV соответственно. Числа Пекле рассчитываются из длины тарелки и скорости пены для обеих частей аппарата получим l/f = 0,034 и 0,027 м/с, а Ре = 14,8 и 11,6. Из табл. 11.1 имеем Ему Еов = = 1,245 и 4,1, так что Емв = 0,703 и 2,29 для верхних и нижних тарелок соответственно. Значительное увеличение эффективности нижних тарелок объясняется высоким значением тОм/Ем- Небольшое повышение концентрации жидкости оказывает существенное влияние на эффективность, когда линия равновесия имеет большой наклон. [c.656]

Осн. работы посвящены методам разделения смесей — газовой абсорбции, жидкостной экстракции и выпариванию. Осуществил (конец 1930-х) классические расчеты процессов массопередачи и захлебывания в абсорбционных башнях с насадкой. Изучил механизм массопередачи между двумя фазами. Провел одно из первых исследований вихревой диффузии в турбулентных газовых потоках, создал безнасадочные аппараты для изучения массопередачи в пограничных слоях (как для систем, в которых протекает хим, р-ция, так и для систем без нее). Экспериментально исследовал массо-передачу между поверхностью и сверхзвуковым потоком газа, а также процессы сублимации при очень низких давлениях. Создал основы для применения теории массопередачи в различных обл, хим, технологии, включая абсорбционное охлаждение. Участвовал в создании первых кондиционеров для охлаждения воздуха. Разработал пром. каталитические процессы, в которых реагенты диффундируют через пористые гранулы катализатора, находящегося в неподвижном слое, [c.502]

Важнейшим параметром для конструктора аппаратов и технолога является. линейная скорость движения взаимодействующих фаз относительно друг друга ю. С возрастанием ю уменьшается толщина ламинарного слоя каждой из фаз на границе их раздела, медленная молекулярная диффузия заменяется быстрой турбулентной, увеличивается поверхность контакта фаз и скорость ее обновления. Наконец, при значительных скоростях начинается взаимное вихревое проникновение фаз, образуется газожидкостная эмульсия, т. е. подвижная пена, в которой поверхность соприкосновения обновляется мгновенно. [c.10]

Фазовое разделение пылегазовых смесей в вихревом аппарате —типичный пример процесса сепарации мелкодисперсной фазы (размер частиц не превышает нескольких единиц микрометра). Для таких смесей роль факторов, препятствующих процессу центробежной сепарации, весьма значительна. Выше указано влияние радиальных пульсаций в закрученном потоке газа на эффект отделения мелкодисперсной составляющей жидкой фазы. Другим существенным фактором, снижающим эффект сепарации пылегазовых смесей, является возникновение градиентной диффузии. Перенос пылевых [c.168]

В двухфазных моделях, рассмотренных выше, перемешивание газа в кипящем слое описывается коэффициентом продольного перемешивания в плотной фазе О диффузионного типа. Впервые он был введен в работе [190]. При этом предполагалось, что продольная диффузия газа в плотной фазе равна продольной диффузии частиц. При турбулентном режиме коэффициент О имеет физический смысл, если перемешивание рассматривается в достаточно большом относительно величины турбулентных пульсаций объеме. Принимается, что наличие пузырей в слое в определенных условиях может приводить к существенно неравномерному профилю скоростей псевдоожижающего газа в радиальном направлении и появлению вихревых циркуляционных течений, масштаб которых в некоторых случаях становится соизмеримым с размерами аппарата (251]. В работе [252] предложена более сложная модель, которая описывает появление вихревого движения в неоднородном кипящем слое как результат обмена газом и материалом между двумя фазами первой, где частицы, увлекаемые пузырями, движутся вверх, и второй. [c.120]

Несмотря на то, что средняя скорость реакции,в ламинарном потоке такая же, как в других потоках, конверсия все же различна. Положение осложняется диффузией. Вследствие того, что у стенок аппарата продолжительность пребывания массы увеличивается, продукты реакции образуются с более высокой концентрацией и диффундируют по направлению к центру в то время, как реагенты диффундируют по направлению к стенкам. Результатом такого процесса является частичная компенсация недостаточной турбулентности в потоке. Наличие свободной конвекции также благоприятствует достижению вихревого потока. [c.64]

Массообмен в системах газ—жидкость, используемый для разделения веществ, основан на законах фазового равновесия, причем скорость массопередачи определяется механизмом молекулярной и вихревой диффузии. Аппараты, используемые для проведения массооб-мена между газом и жидкостью, конструируются таким образом, чтобы создать оптимальные условия для скорости массопередачи между фазами с минимальными затратами энергии и капитальных вложений. [c.7]

Температура в непроточной зоне практически равна температуре на поверхности зерна. Поэтому одним из тепловых элементов модели слоя является так называемый скелет или каркас слоя, состоящий из зерен и непроточных зон. Величина коэффициента эффективной теплопроводности Хек определяется по выражению Хск = = А/.м + 0,85 Re Рг Ям, где произведение А — это теплопроводность непродуваемого слоя, Рг — критерий Прандтля, — коэффициент молекулярной тенлонроводности, А = onst. Для подавляющего большинства каталитических процессов, осуществляемых при неизменных условиях на входе в аппарат, нет необходимости учитывать продольный перенос тепла и вещества, обусловленный молекулярной и вихревой диффузиями (D и Da), теплопроводностью (Х и в свободном объеме слоя и переносом тепла по скелету катализа- [c.72]

Продольное перемешивание вызывается турбулентной, или вихревой, диффузией вещества вдоль оси экстрактора и радиальной диффузией, обусловленной неравномерным распределением скоростей по поперечному сечению аппарата (поперечная неравномерность). Продольное перемешиваиие в диоперсной фазе осложняется явлениями коалесценции и редиспергирования капель. Сляйхер предложил 24 описывать общий эффект продольного перемешивания и поперечной неравномерности с помощью одного коэффициента турбулентной диффузии, и такой подход к решению проблемы, по-видимому, наиболее удобен. Соответствующую систему уравнений решали 2 на счетной машине. В результате было получено эмпирическое уравнение [c.529]

Реактор автоклавный с механической мешалкой. Относится к числу аппаратов идеального перемешивания, поэтому скорость реакции не подвергается влиянию естественной или вихревой диффузии и все показатели процесса в расчете на единицу объема реактора подчиняются одним и тем же кинетическим закономерностям. В таком реакторе в случае экзотермического процесса необходимый температурньхй уровень поддерживается (полностью ипи частично) за счет тепла самой реакции, так называемый "автотермический процесс. Так, при полимеризации этилена тепла реакции 3570 кДж/кг (850 ккал/кг) вполне достаточно для нагрева поступающего этилена до температуры реакции. Хорошее перемешивание реакционной смеси создает благоприятные температурные условия по объему реактора, исключает возможность создания местных значительных концентраций инициатора, перегревов и разложения этилена, обусловливает стабильностдз процесса и хорошее качество продукции. Хорошее перемешивание делает возможным применение сомономеров и других добавок. Используя различные по конструкции мешалки, изменяя число их оборотов, а также количество подаваемого газа и продолжительность пребывания его в реакторе, можно изменить качество получаемого полимера. [c.130]

На рис. У-24 показаны полученные [193] поля коэффициентов продольной турбулентной диффузии (а) и поперечной диффузии жидкости (б) в барботажном слое. Видно, что поля п.т и Епоп подобны они имеют максимальное значение при безразмерном радиусе p = r/i лi0,6 и минимальное — у стенок аппарата. Это показывает, что интенсивность вихревых движений жидкости максимальна на границе между восходящими и нисходящими потоками, хотя средняя ее скорость здесь равна нулю. Заметим, что для [c.196]

V — объем насадки. В системах Г — Ж и Ж — Ж (несмешиваю-щиеся) при сильной турбулизацни определение их истинной поверхности соприкосновения невозможно вследствие взаимного проникновения фаз в виде вихревых струй, пузырьков, капель и пленок. Если действительную поверхность соприкосновения взаимодействующих фаз трудно определить, то при расчетах подставляют в формулу (П.56) условную величину, равную, например, площади сечения аппарата, площади всех его полок, поверхности насадки, омываемой жидкостью, и т. п. Влияние перемешивания на поверхность соприкосновения переносится на константу скорости процесса, которая становится также условной величиной. При этом следует учитывать, что перемешивание фаз для увеличения поверхности соприкосновения может привести одновременно и к возрастанию константы скорости процесса благодаря замене медленной молекулярной диффузии турбулентной диффузией (конвекцией). [c.59]

Аппараты со взвешенным (кипящим, псевдоожи-женным) слоем катализатора применяют взамен аппаратов с фильтрующим слоем. Принцип взвешенного слоя устраняет перечисленные недостатки и позволяет значительно упростить конструкцию контактных аппаратов. В аппаратах со взвешенным слоем применяется обычно мелкозернистый катализатор с диаметром частиц 0,1—2 мм. Взвешенный слой мелких частиц катализатора образуется в газовом (или жидком) потоке реагирующих веществ. Для этого газ пропускают снизу вверх через решетку, на которой находится катализатор, с такой скоростью, чтобы частицы катализатора пришли в движение и весь слой перешел из неподвижного во взвешенное состояние. Во взвешенном слое зерна катализатора передвигаются во всех направлениях, совершая линейное и вихревые движения, в результате ускоряется диффузия реагентов из ядра, потока к частицам катализатора. Внешний вид слоя напоминает кипящую жидкость. Он также пронизан пузырями газа, откуда и произошло название кипящий слой. Взвешенный слой обладает свойством текучести подобно жидкости. По степени перемешивания твердой фазы взвешенный слой в аппаратах малых размеров может приблил<ать-ся к модели полного перемешивания. Температурный режим в каталитических реакторах с кипящим слоем катализатора — изотермический. [c.245]

Перемешивание осуществляется за счет молекулярной диффузии и дополнительной передачи энергии рабочей среде различными методами механическим, барботажным, газ-лифтным, циркуляционным, струйным, пуль-сационно-струйным, электромагнитным и магнитно-вихревым [17]. Этим методам перемешивания соответствуют следующие аппараты с механическими перемешивающими устройствами [c.319]

Количественное описание элементарного акта флотации является сложной задачей, решения которой основаны на различных представлениях о физической сути процесса (см. раздел 9.2). Как известно, для описания сходной задачи сорбции, лимитируемой скоростью переноса молекул примеси в жидкой фазе, применяют уравнения диффузии. Хаотическое движение частиц в турбулентных потоках можно описать аналогичными уравнениями, подставив в них значения коэффициента турбулентной диффузии. Диффузионное уравнение турбулентной миграции частиц типа (9.7) корректно в том случае, когда характерный линейный размер исследуемого потока значительно превосходит внутренний масштаб турбулентных вихрей (размер самых мелких пульсаций). Вместе с тем в отличие от молекул сорбируемых веществ частицы обладают конечными размерами и массой, что вызывает отклонение их траекторий от линий тока жидкости. В. Г. Левич показал, что для частиц субмикронных размеров вероятность осаждения по диффузионному механизму значительно выше, чем вследствие инерционного сноса. В то же время большинство исследователей при анализе гидродинамического этапа элементарного акта флотации рассчитывают траекторию частицы на основе баланса сил тяжести, инерции и вязкого сопротивления без учета пульсационной составляющей скорости. Оценочные расчеты, однако, показывают, что даже для колонных аппаратов, в которых отсутствуют механические перемешивающие устройства, вследствие диссипации энергии всплывающих пузырьков частицам сообщается пульсационная скорость, соизмеримая со скоростью их седиментации. Известно, что уже при Кеь=20 за пузырьком возникает вихревое течение, способное засасывать относительно мелкие частицы. Таким образом, при изменении типоразмера флотационной машины может изменяться не только скорость осаждения частиц на пузырьки, но и его механизм. Невозможность создания флотационной машины, оптимальной при обогащении сырья различного гранулометрического и химического состава, обусловлена различиями необходимых гидродинамических условий процесса. [c.213]