Концентрация дисперсной фазы

Рис. 2.2. Зависимость равновесной концентрации дисперсной фазы от приведенных скоростей фаз на входе в аппарат

Большинство нефтяных масел в зависимости от температурных условий может вести себя как ньютоновская жидкость ири повышенных температурах и как структурная жидкость при охлаждении. Картина изменения данного свойства нефтяных масел при изменении температуры такова. В области повышенных температур масло, будучи нолностью гомогенной жидкостью, подчиняется уравнению Ньютона при охлаждении масла наступает момент, когда в нем начинает образовываться дисперсная фаза вследствие снижения растворимости части входящих в состав этого масла парафинов. Вначале, пока концентрация дисперсной фазы остается низкой и связь между ее частицами слабой, появляется только аномалия вязкости ири отсутствии предельного напряжения сдвига. При дальнейшем охлаждении концентрация дисперсной фазы растет, связь между ее частицами усиливается, и по- [c.10]

При повышении концентрации дисперсной фазы может наступить момент, когда между частицами дисперсной фазы возникнет связь, достаточно прочная, чтобы противостоять приложенному к жидкости усилию, в этом случае данное усилие уже не сможет вызывать относительного перемещения частиц жидкости, т. е. жидкость потеряет подвижность, и только приложение более значительных усилий может вновь придать ей подвижность. [c.8]

Зависимости сил р и /д от объемной концентрации дисперсной фазы представлены на рис. 2.3. Движущая сила р линейно уменьшается с увеличением концентрации. Сила сопротивления для данного расхода дисперсной фазы при возрастании концентрации сначала убывает, что связано с уменьшением скорости движения частиц, а затем начинает увеличиваться вследствие преобладающего влияния стесненности движения. Из рис. 2.3 следует, что при расходе )>дд равенство сил р и возможно при двух значениях концентрации дисперсной фазы и При расходе V до возможно только одно равно- [c.93]

Рис. 2.3, Зависимость движущей силы и силы сопротивления от объемной концентрации дисперсной фазы

Уравнения (2.123) и (2.124) показывают, что скорости фаз Мд иг7(. в рассматриваемом случае являются функциями только объемной концентрации дисперсной фазы 1р и времени Г и не зависят от высоты аппарата Л. Это дает возможность, используя одно из уравнений (2.122), получить волновое уравнение для описания распространения возмущений концентрации дисперсной фазы [c.115]

Выше было показано, что концентрацию дисперсной фазы в аппарате в стационарном однородном состоянии, т. е. при равенстве действующих на частицы сил тяжести и сопротивления, можно определить из уравнения (2.79), а значение ее при захлебывании в противоточном аппарате — с помощью соотношений (2.82) или (2.83) по заданному расходу одной из фаз. Тогда предельное значение расхода другой фазы [c.105]

Аг) должны определять равновесное значение объемной концентрации дисперсной фазы. В соответствии с проведенным выше анализом состояний равновесия дисперсного потока график на рис. 2.5 для противоточного движения фаз дает два равновесных значения объемной концентрации. Меньшее значение соответствует режиму обычного осаждения, а большее - режиму осаждения во взвешенном состоянии. В том случае, когда прямая до (1 — ( >°) — только касается кривой [c.108]

Для оценки устойчивости нефтяной дисперсной системы при нагреве, когда усиливаются процессы диспергирования сложных структурных единиц и система стремится к состоянию истинного молекулярного раствора с бесконечной устойчивостью против расслоения, введено понятие термодинамической устойчивости [26]. Термодинамическая седиментационная устойчивость, обусловленная статическими законами диффузии, связана с дифф) зионно-седиментационным равновесием. Мерой ее является высота Ие, на протяжение которой концентрация дисперсной фазы изменяется в е раз [c.28]

Точность метода при определении параметров при захлебывании ниже, чем при определении концентрации дисперсной фазы, особенно при больших расходах сплошной фазы. Для получения более точных результатов в этой области рекомендуется определять несколько значений расходов фаз при захлебывании и проводить графическое осреднение с использованием фиксированной точки д = 0, = 1. [c.109]

Для нахождения динамических характеристик колонных аппаратов по гидродинамическим каналам необходимо знать механизмы распространения и взаимодействия волн концентрации дисперсной фазы в двухфазном потоке. Успехи, достигнутые за последние годы в развитии континуальной модели движения дисперсных смесей, позволяют провести исследование волновых процессов в рамках этой модели, используя различные уровни приближения. [c.113]

Таким образом, уравнение (2.125) означает, что объемная концентрация дисперсной фазы постоянна вдоль каждой из кривых семейства, описываемого уравнением (2.129), и изменяет свое значение лишь при изменении номера кривой (иначе говоря, константы Ло). Следовательно, можно написать, что 1 = 1 (Ло) или [c.115]

Рассмотрим распространение малых возмущений объемной концентрации дисперсной фазы. В этом случае уравнение (2.125) можно линеаризовать, представив функции <р, Ыд и с в виде [c.116]

Зная механизм распространения волн концентрации дисперсной фазы, мы можем исследовать переходные процессы в затопленном колонном аппарате, которые связаны с поведением дисперсного потока. Отметим, однако, что дисперсный поток в аппарате не существует сам по себе . Для его организации и поддержания в пределах рабочей зоны аппарата необходима более или менее сложная система автоматического регулирования уровней поверхностей раздела фаз, которая в общем случае может оказывать существенное влияние на динамические характеристики аппарата. Исследование переходных процессов в такой системе выходит за рамки проблем, рассматриваемых в данной работе. Читателям, интересующимся этим вопросом, следует обратиться к специальной литературе [176]. [c.119]

И в том, и в другом случае необходимо иметь систему уравнений для определения лишь трех неизвестных функций возмущения концентрации дисперсной фазы а и малых отклонений (возмущений) приведенных скоростей фаз Уд и Ус от стационарных значений. Волновое уравнение, описывающее распространение малых возмущений объемной концентрации дисперсной фазы а, получено нами ранее. Уравнения, связывающие возмущения приведенных скоростей фаз 7д и Ус с а, получим следующим образом. Представим приведенные скорости фаз в линеаризованном виде [c.119]

Рис. 2.12. Распределение возмущений объемной концентрации дисперсной фазы и приведенных скоростей фаз по высоте аппарата с не1 гулируемым уровнем поверхности раздела фаз в произвольный момент времени =й, /и при ступенчатом увеличении расхода сплошной фазы на стоке

Таким образом, колебательный характер переходного процесса в аппарате имеет место за счет постоянного наличия в каждом цикле возмущенного течения сплошной фазы в той части аппарата, которая находит-, ся ниже фронта концентрационной волны и в которой формируется новое значение концентрации дисперсной фазы. Направление этого возмущенного течения при переходе от одного цикла к другому каждый раз изменяется на противоположное. Затухание возмущения концентрации дисперсной фазы при переходе от одного цикла к другому связано с тем, что вклад возмущенного течения сплошной фазы в величину возмущения концентрации при <0,5 невелик и меньше вклада возмущенного течения дисперсной фазы. Величина отношения вкладов, как следует из уравнения (2.140), дается формулой вида и именно она [c.130]

Уравнение Бингама относится к идеальному случаю, при кото--ром дисперсная система после преодоления сопротивления сдвига, т. е. после разрушения структуры, сразу же начинает вести себя как ньютоновская жидкость, и при этом вязкость ее становится независимой от движущего усилия. В действительности лишь очень немногие дисперсные системы приближаются к этому идеальному случаю. В большинстве же реальных дисперсных систем практически независимость вязкости от ириложенного к жидкости усилия наступает лишь при применении больших усилий, а нри меньших усилиях наблюдается только аномалия вязкости. Для некоторых других дисперсных систем, например для систем с высокой истинной вязкостью жидкой среды и при относительно небольшой концентрации дисперсной фазы, можно наблюдать только аномалию вязкости, но нри отсутствии нредель--ного напряжения сдвига (т. е. ири 6 = 0). Иными словами, эти дисперсные системы, характеризующиеся аномалией вязкости,, способны проявлять подвижность при самых малых усилиях. [c.9]

Следовательно, подвижность структурных жидкостей определяется не только вязкостью жидкой среды, как ньютоновских, но и характером и количеством содержащейся в ней дисперсной фазы. Это относится к дисперсной фазе как в коллоидном, так и в макродиснерсном состоянии. По этох причине структурная жидкость при наличии в ней достаточно высокой концентрации дисперсной фазы и должной связи между ее частицами может потерять свою подвижность даже при невысоких значениях вязкости жгвдкой среды, при которых она оставалась бы в данных условиях совершенпо подвижной в случае отсутствия дисперсной фазы. [c.10]

Альтернативный способ обрьша цепочки попарно связанных уравнений использует методы самосогласованного поля. Этот способ является гораздо менее строгим, чем предьщущий, но позволяет получать удовлетворительные результаты для более высоких значений концентрации дисперсной фазы (/). Идеи указанного подхода впервые бьши использованы Бринкманом [121], затем методы самосогласованного поля полу чили дальнейшее развитие в работах Тэма [ИЗ] и ряда других авторов. [c.71]

Полуэмпирические и эмпирияеские методы определения ошы вязкого сопротивления. Результаты, полученные аналитическими методами, в настоящее время не найти еще применения для проведения инженерных расчетов. Это связано с тем, что применимость их ограничена как по концентрациям дисперсной фазы, так и по числам Рейнольдса. Однако значение этих результатов достаточно велико, поскольку они являются теоретической основой для разработки обобщенных коррелящ1Й, охватывающих весь практически важный диапазон концентращ1й и чисел Рейнольдса. [c.74]

Исследование зависимости коэффициента присоединенной массы от объемной концентрации дисперсной фазы проводилось в ряде работ. Зубер [140] рассматривал сферу, движущуюся внутри сферической ячейки, и получил ( >) = /г (1 + 2 /))/(1 - >). Для это дает (<р) [c.84]

Режимы движения фаз в колонных аппаратах чрезвычайно многообразны. Знание закономерностей поведения фаз в каждом режиме и пределов изменения гидродинамических параметров, в которых существует тот или иной режим, соверщенно необходимо при правильном определении условий проведб йя химических и тепло-массообменных процессов. Многообразие режимов движения фаз в аппаратах колонного типа обусловлено многими факторами в частности, многообразием участвующих в движении сред (твердые, жидкие и газообразные), многообразием величин и направлений скоростей фаз, различными условиями ввода и вывода фаз, возможностью возникновения различного рода неустойчивостей в двухфазном потоке, возможностью протекания процессов дробления и коагуляции частиц, а также влиянием поверхностно-активных веществ и различных примесей на поведение капель и пузырей. Однако при всем многообразии различного вида течений, встречающихся в колонных аппаратах, можно вьщелить определенный класс дисперсных потоков, которые имеют ограниченное число установившихся режимов, а поведение фаз в этих режимах определяется общими для всех систем закономерностями. Такие потоки можно назвать идеальными. Они существуют при скоростях движения фаз, сравнимых со скоростью их относительного движения. При этом частицы распределены достаточно равномерно по сечению аппарата если и существуют градиенты концентрации дисперсной фазы, то они имеют конечную величину. Это означает, что концентрация частиц в среднем меняется от точки к точке непрерывным образом. Форма частиц близка к сферической, а их размер не слишком отличается от среднего размера частиц в потоке. [c.86]

Taким образом, моделью стационарного движения идеального дисперсного потока является автономная динамическая система первого порядка, описываемая нелинейным дифференциальным уравнением с правой частью, зависящей от параметров. Уравнение (2.78) показывает, что состояние дисперсного потока при принятых выше допущениях полностью и однозначно определяется заданием одной переменной (в данном случае — объемной концентрации дисперсной фазы). Это означает, что другие гидродинамические переменные Ыд, иы,= с- д являются функциями только объемной концентрации и не зависят явно ни от других переменных, ни от пространственной координаты h. Для установившегося движения частиц факт зависимости относительной скорости движения фаз щ только от объемной концентрации частиц был экспериментально установлен в работах [146-151]. [c.90]

Нас будет интересовать, как изменяется характер движения в системе при изменении параметров до и Рсо- Построим так называемую бифуркационную диаграмму — кривые 5до, со)=0 на плоскости > до< при различных значениях Усо- Здесь - корень уравнения (2.79) или значение объемной концентрации дисперсной фазы в состоянии равновесия. Для движения твердых частиц в жидкости в режиме Ньютона (и =1,78, /=0, Рд>Рс) подобная диаграмма представлена на рис. 2.2 в интервале значений [0,1]. Значения лежащие за пределами ЭТОГО интервала, лишены физического смысла. Для других систем (жидкость—жидкость, газ-жидкость) и режимов движения частиц качественный характер бифуркационной диаграммы не изменяется. Однако следует иметь в виду, что для твердых частиц диаграмма вьшолняется только для значений <р°, соответствующих состоянию плотной упаковки, т. е. до V 0,6. Для деформируемых частиц предельные значения <р° могут быть порядка 0,9 и даже вьпые. [c.91]

Аналогичная ситуация имеет место и при прямоточном движении в направлении гравитационных сил для Iv o со (рис- 2.4, в и г) с той лишь разницей, что второй режим реализуется при поддержании концентрации дисперсной фазы на выходе из канала в пределах от до Равновесное состояние i/), ,,, так же как и fi ° формируется от точки ввода дисперсной фазы вниз по потоку частиц. Этот факт может служить подтверждением сделанного вьиие предположения, что равновесное состояние ipin является одним из состояний первого режима. При Iv qI > >lv ol прямоточное течение в направлении гравитационных сил существует только в виде первого режима, который формируется вниз [c.97]

Неравенство (2.88) означает, что концентрация дисперсной фазы при восходящем однонаправленном течении всегда должна быть больше некоторой величины, зависящей от приведенной скорости сплошной фазы. Ограничение снимается лишь при т. е, в том случае, когда приведенная скорость сплошной фазы становится больше скорости свободного осаждения частиц. При этом условие (2.88) всегда будет выполняться. Ясно, что при отсутствии устройств, ограничивающих движение частиц снизу, рассматриваем1лй режим неустойчив. Любое случайное уменьшение концентрации дисперсной фазы в нижней части аппарата ниже необходимого предела приводит к нарушению восходящего движения частиц в этой точке и переходу в режим осаждения. Сужающее устройство или решетка, скорость сплошной фазы в отверстиях которых выше скорости свободного осаждения частиц, предотвращают переход частиц в режим свободного осаждения, а тем самым поддерживают концентрацию во взвешенном слое в соответствии с неравенством (2.88). При Усо>1 необходимость в устройстве, ограничивающем поток снизу, отпадает. Такой режим обычно называют вертикальным транспортом. [c.100]

Если задача массо- и теплообмена решена и определена зависимость эквиваг1ентного ди етра от безразмерной высоты аппарата и параметров на входе б э=< э( . < эо. > до. > со). уравнение (2.97) дает возможность определить значение объемной концентрации дисперсной фазы в любой точке аппарата. Если по мере движения частиц в аппарате их размер увеличивается, это приводит, с одной стороны, к возрастанию скорости частиц, а с другой, к увеличению объемной концентрации и, как следствие, к снижению скорости движения дисперсной фазы за счет увеличения стесненности движения. Поскольку г/д Моо , где к может варьироваться для различных режимов движения частиц от 2 до О, а <р 1, то при увеличении размера частиц в некотором сечении аппарата может произойти захлебывание - нарушение устойчивого стационарного режима течения. При этом расходы фаз на входе в аппарат могут быть далеки от значений, определяемых соотношениями (2.82), [c.102]

Для определения зависимостей объемной концентрации дисперсной фазы и скоростей фаз и от текущей высоты к уравнение стационарного движения частиц в аппарате (2.72) необходимо решать совместно с соотношениями (2.102). Представляет интерес установить, при каких условиях можно пренебречь инердаонными членами в уравнении движения и решать задачу в квазиравновесном приближении. Из физических соображений ясно, что зто можно сделать в том случае, когда [c.103]

Если теперь в качестве масштаба расстояния выбрать величину, стоящую в правой части неравенства (2.105), а в качестве масштаба скорости — величину и перейти в уравнении (2.72) к безразмерным переменным, то перед инерционными членами появится безразмерное число х= г/( /21Яп-Я1), в котором Ар вычисляется в соответствии с соотношением (2.74). При этом в качестве величины p следует выбирать значение объемной концентрации дисперсной фазы в наиболее узком сечении конического аппарата. [c.104]

Характерное время установления нового стационарного гидродинамического режима в затопленном аппарате с дисперсным потоком сравнительно невелико. Оно составляет величину порядка Я/г/ц,, где Я — высота рабочей зоны аппарата, а — скорость распространения возмущения концентрации дисперсной фазы, и может изменяться в пределах от нескольких секунд до нескольких минут. Для сравнения отметим, что время установления нового стационарного распределения концентрации растворенного компонента или температуры в сплопшой фазе иногда может достигать нескольких часов и более. Поэтому при модели-рствании переходных химических, массо- и теплообменных процессов в затопленных аппаратах учет гидродинамической обстановки в целом ряде случаев может быть проведен в квазистационарном приближении. Однако, когда характерные времена протекания этих процессов соизмеримы с характерным временем установления нового стационарного гидродинамического режима в аппарате, квазистационарное приближение приводит к значительным погрепшостям при определении динамических характеристик аппарата. В этом случае переходные гидродинамические процессы должны быть учтены при разработке динамических моделей химических и тепломассообменных процессов. [c.113]

Подсгавляя выражения (2.131) в уравнение (2.125) и соотношения (2.127), (2.128) и пренебрегая, как обычно, членами порядка выше первого по степеням возмущений, получаем линеаризованное уравнение, описывающее распространение малых возмущений объемной концентрации дисперсной фазы [c.116]

На рис. 2.9 приведены построенные по соотношению (2.134) зависимости скорости распространения малых возмущений 7 от равновесной объемной концентраш1и дисперсной фазы при различных значениях приведенной скорости сплошной фазы со твердых частиц тя желее сплошной фазы, оседающих в режиме Ньютона (рс<Рд, и=1,78, / = 0). На этом же рисунке представлены зависимости установившейся скорости осаждения частиц д от равновесной объемной концентрации дисперсной фазы, построенные по соотношению, следующем> из уравнения (2.123) [c.117]

Скачкообразное увеличение приведенной скорости сплошной фазы на стоке приводит к возникновению дополнительного нисходящего потока сплошной фазы по всей высоте аппарата, что в свою очередь вызывает снижение скорости движения частиц и, как следствие, уменьшение приведенной скорости дисперсной фазы. В месте ввода дисперсной фазы образуется уплотненный слой частиц, который со скоростью и% начинает распространяться вверх по колонне. Новое установившееся значение концентрации дисперсной фазы и приведенной скорости сплошной фазы, а также нулевое значение возмущения приведенной скорости дисперсной фазы устанавливаются в произвольной точке аппарата после прохождения концентращюнной волны. Закон изменения уровня при скачкообразном изменении приведенной скорости сплошной фазы на стоке можно найти, используя уравнение (2.149) и соотношения (2.137) и (2.153). Приг7 = 0 [c.124]

Рис. 2.13. Распределение возмущений объемной концентрации дисперсной фазы (а), приведенной скорости дисперсной (б) и сплошной (б) фаз по высоте аппарата с безьшерционным регулированием уровня поверхности раздела фаз — при ступенчатом увеличении расхода дисперсной фазы на входе в аппарат. в последователы1ые моменты време- ни i, = / ,/< (Л, J, + (2), /,

Такое поведение аппарата объясняется следующим образом. При увеличении расхода дисперсной фазы на входе в аппарат возникает слой частиц с более высоким значением концентрации дисперсной фазы, который по мере движения концентрированной волны начинает заполнять всю колонну. Поскольку по условию задачи уровень поверхности раздела фаз остается постоянным, т. е. общий объем смеси в рабочей зоне аппарата сохраняется, увеличение количества дисперсной фазы должно приводить к вытеснению избытка сплошной фазы. Этот избыток при принятой схеме регулирования отводится через клапан,установленный на стоке. Так как возникающий поток сплошной фазы направлен навстречу вспльгаающим частицам, значение концентрации дисперсной фазы, которое устанавливается за фронтом концентрационной волны, не соответствует новому стационарному значению, а несколько превышает его. Это превышение пропорционально значению объемной концентрации дисперсной фазы в апйарате до начала переходного процесса [c.130]

После того как фронт концентрационной волны достигает уровня поверхности раздела фаз и колонна полностью заполняется дисперсной фазой с новым значением концентрации ( ° -I- Да (1), дополнительный нисходящий поток сплошной фазы прекращается. На входе дисперсной фазы возникает отрицательный скачок концентрации, который также начинает распространяться вверх по колонне. В данный период времени избыточное количество дисперсной фазы должно вьгеодиться из колонны (рис. 2.13, 62), а освободившаяся часть объема должна заполниться сплошной фазой. Это реализуется практически за счет снижения количества сплошной фазы, отводимой через сток, а формально проявляется в виде возникновения восходящего возмущенного течения сплошной фазы. В связи с этим значение концентрации дисперсной фазы, которое устанавливается за фронтом концентрационной волны во время второго цикла, несколько ниже нового стационарного значения (р°+Ла <> ° + + Да (рис. 2.13, а2). [c.130]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология